ТЕМА 3.11 Генератори гармонічних коливань
МЕТА:
- навчальна: ознайомити студентів з генераторами гармонічних коливань;
- розвиваюча: розширити світогляд студентів, поглибити вивчене для систематизації та узагальнення фундаментальних знань щодо основних схем LC- та RC- генераторів гармонічних коливань; розвивати вміння самостійно застосовувати знання до вирішення практичних завдань;
- виховна: виховувати увагу, логічне мислення, впевненість у вирішенні практичних завдань:
ОБЛАДНАННЯ: дошка, схеми, характеристики
ПЛАН
1 Додатний зворотній зв’язок. Умова збудження. Баланс фаз і амплітуд.
2 LC-генератори з індуктивним зворотним зв’язком.
3 RC-генератор з фазообертальними ланками. RC-генератор з нульовим фазообертачем.
ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ
ДОДАТНИЙ ЗВОРОТНІЙ ЗВ’ЯЗОК. УМОВА ЗБУДЖЕННЯ. БАЛАНС ФАЗ І АМПЛІТУД
Генератори гармонійних коливань – це електронні пристрої, які перетворюють енергію постійного струму (енергію джерела живлення) в енергію електромагнітних синусоїдних коливань заданої частоти.
Принцип роботи генераторів коливань базується на реалізації умов самозбудження підсилювача з додатним зворотним зв'язком (ДЗЗ), структурну схему якого показано на рис.92.
Рисунок 92 – Структурна схема генератора коливань
Для комплексних значень вхідних і вихідних напруг підсилювача запишемо:
uвих = Кuвх,
uвх = uзв.з = βuвих ,
де К, β – комплексні значення коефіцієнта підсилення та передатного коефіцієнта ланки зворотного зв'язку. Як відомо, коефіцієнт підсилення за напругою підсилювача з додатним ЗЗ визначається виразом
|
|
|
Кп зз = К /(1- Кβ).
Перехід підсилювача в режим генерування коливань (Кп = ∞) забезпечується умовою К∙β = 1 або Кеjφп βjφзз = 1.
Це рівняння називають умовою самозбудженя генератора коливань. Ця умова поділяється на умову балансу амплітуд (Кβ = 1) і на умову балансу фаз (φзз + φп = 2πn), де n = 0, 1, 2, 3, 4), які визначають стабільну роботу генератора коливань (рис.93):
- φп – зсув фаз, який вноситься транзистором між вхідною uб і вихідною напругами;
- uк φзз – зсув фаз, який вноситься ланкою ЗЗ.
Генератори гармонійних коливань реалізуються на базі операційних підсилювачів (на частотах не більше 15 МГц) й поділяються за типом частотно-вибіркової ланки, які задають частоту коливань, на LC- і RC – автогенератори. Такі ланки утворюють ДЗЗ, а в ланку ВЗЗ вмикають елементи або схеми для забезпечення стабільності амплітуди коливань чи її регулювання.
Рисунок 93 – Умови роботи генератора коливань
LC-ГЕНЕРАТОРИ З ІНДУКТИВНИМ ЗВОРОТНІМ
Таким чином в состав АГ входять:
- активний елемент – електронна лампа, транзистор, НП діод і ін.;
|
|
|
- коливальна система. У залежності від генеруємої частоти ω(f) видозмінюється її конструктивне виконання. На відносно низьких радіочастотах (до 50 МГц) використовуються паралельні контури із зосереженими параметрами L,C; на частотах більше 50 МГц використовують відрізки довгих ліній і об'ємні резонансні системи різних кофігурацій;
- джерело живлення постійної напруги ЕК, енергія якої перетворюється в енергію електричних коливань високої частоти;
- електричний ланцюг для створення додатнього зворотного зв'язку.
Генератор LC-типу, побудований по схемі на рис.94 генерує постійне по амплітуді гармонічне коливання тільки при визначених умовах, які називаються умовами самозбудження:
- баланс (рівність) амплітуд – означає, що амплітуда uб повинна бути такою, щоб після підсилення транзистором змогла копенсувати втрати енергії у контурі і таким чином, підтримувати амплітуду напруги на колекторі UK постійною;
- баланс фаз, тобто ланцюг ДЗЗ повинен викликати такі фазові зсуви, при яких у коливальний контур вноситься енергія у такт (у фазі) з власними коливаннями.
Рисунок 94 - Генератор LC-типу
Такий генератор будують на основі підсилювального каскаду на транзисторі, включаючи в його колекторний ланцюг коливальний LC-контур. Для створення ДЗЗ використовується трансформаторний зв'язок між обмотками W1 (що має індуктивність L) і W2 (рис.94). Напруга U2 є напругою ЗЗ. Вона пов'язана з напругою первинної обмотки W1 коефіцієнтом трансформації рівнянням:
|
|
|
Коефіцієнт трансформації в даному випадку є коефіцієнтом передачі ЗЗ, показуючи яка частина напруги 
передається на вхід. Для виконання балансу амплітуди на частоті ω0 має виконуватися рівність З цієї умови розраховується необхідне число витків вторинної обмотки, чим забезпечується умова балансу амплітуд. Для забезпечення балансу фаз необхідно забезпечити відповідне включення початку і кінців обмоток, щоб ЗЗ була позитивною. Ємність С1 вибирають такий, щоб її опір на частоті генерації був незначним у порівнянні з R2. Це виключає вплив опору подільника на струм у вхідному ланцюзі транзистора, створюваний напругою ЗЗ. Призначення RЕ і СЕ таке ж, як у звичайному підсилювальному каскаді. LC-генератори, також як і LC-вибіркові підсилювачі застосовують в області високих частот, коли потрібні невеликі величини L і є можливість забезпечити високу добротність LC-контура.
|
|
|
LC- генератори на ОП (рис.95,а) містять у ланці ДЗЗ паралельний резонансний контур LC, параметри якого визначають частоту коливань вихідної напруги
f0 = ω0 /2π = 1/2π√LC .
Елементи ввімкнуті у ланку ВЗЗ визначають амплітуду коливань, а також забезпечують їх стабільність (терморезистор в схемі рис.95,б).
а) б)
Рисунок 95 – Схеми LC- генераторів
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1076; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!