11.9. -генераторы
Генераторы с колебательным контуром
применяются как источники высокочастотных колебаний. Для генерирования низких
частот (меньше 15-20 кГц) они непрактичны, так как колебательный контур
получается громоздким и трудно перестраиваемым. Поэтому для генерирования НЧ
гармонических колебаний малой мощности широко используются RC-автогенераторы. Одно из отличий
таких генераторов от -генераторов заключается
в том, что индуктивности, а значит, и колебательные контуры в них отсутствуют.
Вместо нагрузочного колебательного контура применяются фазосдвигающие
-цепи.
RC-автогенератор с фазобалансной цепью(мостом Вина). Это наиболее распространенный тип генератора. Схема приведена на рис. 11.27, а.
Основу генератора составляют две цепи: прямая цепь – четырехполюсник (усилитель) и цепь ОС – фазобалансная
-цепь. Составим выражения для частотных
характеристик фазобалансной цепи (рис.11.27, б). Сопротивления
последовательной и параллельной частей цепочки
,
.
а б
Рис.11.27
Передаточная функция этой цепи
.
Найдем отношение :
и подставим его в выражение для ПФ, тогда
,
(11.35)
где
и
(11.36)
– соответственно АЧХ и ФЧХ -цепи,
,
.
Очевидно, что только на одной частоте фазовый сдвиг
равен нулю:
, (11.37)
а коэффициент передачи фазобалансной цепи максимален:
). (11.39)
Рис. 11.28
На рис.11.28 приведены
АЧХ и ФЧХ цепи ОС, построенные по формулам (11.36) для случая и
. Эти
зависимости сходны с АЧХ и ФЧХ параллельного контура с добротностью, равной
1/3. Полоса пропускания
довольно большая, а
потому высшие гармоники практически не подавляются и форма генерируемых
колебаний будет искаженной.
В соответствии с условиями самовозбуждения (11.2) и стационарного режима
(11.11) можно сформулировать требования к прямой цепи .
На частоте генерируемых колебаний
коэффициент усиления
должен быть
для самовозбуждения и
(11.40)
для стационарного режима генерации.
В качестве прямой цепи может
использоваться операционный усилитель (с неинвертирующим входом) или
двухкаскадный резисторный усилитель на транзисторах.
RC-автогенератор с фазосдвигающей цепью. Вариант генератора с трехзвенным ФНЧ приведен на рис.11.29. АЧХ и ФЧХ одного звена ФНЧ приведены сплошными линиями на рис. 11.30 (а пунктирными линиями – для ФВЧ).
Рис. 11.29
Рис. 11.30
Колебания в АГ будут возникать в случае, если фазовый
сдвиг, создаваемый RC-цепью, будет равен -(рис.
11.31, а). А это возможно осуществить не менее тремя RC –звеньями, при
этом на частоте
(на граничной частоте фазовый
сдвиг равен лишь-
).
Передаточная функция фазосдвигающей цепи имеет вид [1],
,
где
,
.
При равенстве мнимой части нулю,
фазовый сдвиг будет равен -
(рис. 11.31,а); это
будет иметь место на частоте
. (11.41)
а б
Рис. 11.31
Коэффициент усиления однокаскадного усилителя, необходимый для его возбуждения на этой частоте и стационарной генерации
.
(11.42)
Рис. 11.32
Если вместо звеньев ФНЧ использовать звенья высокой частоты (рис.11.32) (т.е. поменять местами R и C в схеме рис. 11.29), то изменится лишь генерируемая частота
,
(11.43)
а требования к усилению прямой цепи остаются прежними, т. е. .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.