Аналоговые устройства. Устройства на полупроводниковых диодах и транзисторах. Ампер-вольтная характеристика полупроводникового диода, страница 13

В генераторах гармонических колебаний в качестве обратной связи часто используют частотно зависимые RC-цепи, которые на частоте ω₀ осуществляют сдвиг по фазе либо 180 (° трехзвенная RCцепь, двойной Т-мост), либо на угол α=0 (мост Вина, упрощенный мост Вина). При этом для выполнения условия (4.4) первые цепи включают между выходом и инвертирующим входом усилителя на основе микросхемы интегрального операционного усилителя (ИОУ). В этом случае суммарный сдвиг по фазе ϕ+α=180°+180°= 360°.

Частотно зависимые цепи ПОС, не вносящие фазового сдвига на частоте ω₀ включают между выходным и неинвертирующим входным ИОУ. В этом случае суммарный сдвиг по фазе равен нулю.

На рис. 4.2а приведена RC-цепь по схеме упрощенного моста Вина.

              вых           U

                        а)                                                                                  б)

Рис. 4.2. Схема (а) и расчетный эквивалент (б) частотноизбирательной RC -цепи

                                                       1                        R

Так как Z ₁ = R − j   и Z ₂ =     , то из рис. 4.2б следует, что

                                                     ωC                1+ ωRC

U^вх

U_вых = IZ ₂ , где I =   , и, следовательно, 

Z1 + Z 2

U^вх

                                                                         U_вых =       U_вх,                                  (4.5)

Z1 + Z 2

    Таким образом, коэффициент передачи цепи рис. 4.2а по напря-

жению
Uвых               Z 2 =                                                      Uвх          Z1 + Z 2	3 ,               (4.6) 3R + jωR C −

                                                                                                                ⎜                    ⎟

                                                                                                                ⎝               ωC ⎠

При этом 

R

 γ =γ =,                          (4.7)

2

9R2 + ⎛⎜ωR2C − 1 ⎞⎟

                                                                                              ⎝            ωC ⎠

dγ

Из условия  = 0, следует выражение для резонансной частоты

dω

                                                                             1                         1

                                                            ω₀ =  , или f₀ =                   ,                             (4.8)

                                                                           RC                   2πRC

на которой γ принимает максимальные значения рис. 4.3а. Из подстановки (4.8) в (4.7) следует, что γ(ω=ω₀ ) =13.

                         а)                                                                   б)

Рис. 4.3. Частотные характеристики RC -цепи ПОС

Вносимый фазовый сдвиг 

⎛ωR²C −1ωC ⎞

                                                          α= −arctg⎜_⎜⎝        _3R         ⎟_⎟⎠,                                                                    (4.9)

На рис. 4.4 приведена схема цепи ПОС, обеспечивающая частотно независимое значение коэффициента передачи цепи ПОС.

пос

Рис. 4.4. Схема цепи ПОС на вносящей фазовый сдвиг

                                                                   U^вых                                     U ^ПОС               R¹                       ,          (4.10)

U _ПОС = R₁ , или γ = = R1 + R2  U вых R1 + R2

Частотные свойства других типов цепей ПОС, применяемых в генераторах приводятся в литературе.

1.3. Генератор гармонических колебаний на основе ИОУ.

На рис. 4.5а приведена схема генератора синусоидальных колебаний (с цепью ПОС по рис. 4.2а, реализуемого на основе ИОУ.

                  а)                                                                  б)