Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Класифікація та схемотехніка генераторів гармонійних коливань



Генератори гармонійних коливань є пристроями з частотно-виборчого ланцюга і активного елементу. За типом частотно-виборчого ланцюга вони діляться на LC - і RC- генератори.

Генератори LC- типу мають порівняно високу стабільність частоти коливань, стійко працюють при значних змінах параметрів транзисторів, забезпечують отримання коливань, що мають малий коефіцієнт гармонік. У генераторах LC- типу форма вихідної напруги дуже близька до гармонійної. Це обумовлено досить хорошими властивостями коливального контура, що фільтрують. До недоліків LC- генераторів відносяться труднощі виготовлення високо-стабільних не-залежних котушок індуктивності, а також висока вартість і громіздкість останніх. Це особливо проявляється при створенні низькочастотних автогенераторів, в яких навіть при застосуванні феромагнітних сердечників габаритні розміри, маса і вартість виходять значними.

Базові схеми LC- генераторів показані на мал. 8.1 [53]. Схему на мал. 8.1, a називають індуктивною трехточкой або схемою Хартлея, на мал. 8.1,6 - ємнісною трехточкой або схемою Колпитца. Для обох схем за допомогою резисторів Rl, R2 і Re встановлюється необхідний режим по постійному струму. Конденсатори СЬ і Це - блокувальні, конденсатор З називають конденсатором зв'язку. Частота автоколивань для обох схем в першому наближенні визначається відомою формулою

(8.1) (8.2)

Для схеми Колпитца

Для усіх автогенераторів умовами виникнення автоколивань є наявність позитивного зворотного зв'язку при коефіцієнті посилення рівному або великим 1. Для схеми Хартлея ці умови забезпечуються за рахунок транзисторного каскаду, вибору коефіцієнта трансформації і відповідного включення обмотки зв'язку. Позитивний зворотний зв'язок в генераторі Колпитца забезпечується за рахунок того, що сигнал зворотного зв'язку поступає з такого затиску коливального контура, при якому сигнал зворотного зв'язку на базі транзистора співпадає по фазі зі змінним сигналом на колекторі. Коефіцієнт передачі ланцюга зворотного зв'язку при цьому визначається коефіцієнтом передачі ємнісного дільника, утвореного конденсаторами С1 і С2. При виконанні вказаних умов облаштування самовозбуждается. Процес самозбудження відбувається таким чином. При включенні джерела живлення конденсатор коливального контура, включеного в колекторний ланцюг, заряджається. У контурі виникають затухаючі коливання, які одночасно передаються на електроди транзистора, що управляють, по ланцюгу позитивного зворотного зв'язку. Це призводить до поповнення енергією LC- контура і коливання перетворюються на незгасаючі.

2.46

Статичні і динамічні втрати в транзисторному ключі.

Статичні втрати. Статичні втрати - це втрати в сталому включеному (замкнутому) і вимкненому (розімкнутому) станах транзисторного ключа: РСТ = Рзам + рраз

Втрати у включеному стані. У загальному випадку втрати у включеному стані складаються з втрат в ланцюгах управ ня і втрат у силовому ланцюзі транзистора: Рзам = Руприх + Рсил = Еупр Iупр + Uкл ост Iн. У ключі, виконаному на біполярному транзисторі (рис.1 а), присутні обидві складові втрат. У ключі на польовому транзисторі (рис. 1 б) основну частку втрат становлять втрати в силовому ланцюзі транзистора. Це пояснюється тим, що процес протікання струму між стоком і витоком теоретично не пов'язаний з протіканням струму В колі керування.

Втрати у вимкненому (розімкнутому) стані також складаються з двох складових: рраз = Руприх + Рсил = Еупр Iзап + Uкл зап Iкл зап.

де Uкл зап - напруга на вимкненому транзисторі; Iзап - замикаючий струм В колі керування.

 

З цього виразу випливає, що мінімальні втрати в замкненому стані для ключа, виконаного на біполярному транзисторі, будуть відповідати режиму глибокої відсічення: рраз min = Ik0 (Еупр + Uп).

Для ключа на польовому транзисторі втрати в розімкнутому стані так само, як і в замкнутому стані, визначаються в основному втратами в силовому ланцюзі:

Рраз = Ikл зап Uп.

 

Динамічні втрати в транзисторному ключі визначаються в основному втратами в його силового ланцюга і тому не залежать від типу використовуваного транзистора (біполярний або польовий). Основними визначальними факторами є тривалості фронту і зрізу імпульсу колекторного (стокового) струму транзистора і тип навантаження.

Потужність, що розсіюється в транзисторному ключі в режимі перемикання, визначається добутком миттєвих значень струму і напруги на інтервалах фронту і зрізу імпульсу струму транзистора.

 

 

2.47

 

Схема з паралельним коливальним контуром в колі зворотного зв'язку є класичною схемою автогенератора. У більшості таких автогенераторів напруга зворотного зв'язку знімається з частини коливального контуру, тобто використовується неповне включення котушки індуктивності. Контур при цьому має три точки з'єднання з підсилювачем. Такі генератори отримали назву триточкових. Спрощена структурна схема трьохточкового генератора на неінвертуючий операційному підсилювачі наведена на малюнку.

 

Відповідно з позначеннями на схемі можна записати:

Напруга зворотного зв'язку дорівнює напрузі на вході підсилювача

Коефіцієнт передачі кола зворотного зв'язку дорівнює

Так як активні складові опорів котушок індуктивності і конденсаторів на частоті генерації набагато менше реактивних складових, то коефіцієнт передачі кола зворотного зв'язку дорівнює:

Операційний підсилювач включений за неінвертірующім схемою і не вносить фазовий зсув на резонансній частоті, на якій . Умова балансу амплітуд буде виконано, якщо та однакового знака (ємності або індуктивності), а - Протилежного знака. Звідси можливі два варіанти схем автогенераторів: емкостная або індуктивна триточкова схема. Ідея побудови таких генераторів пояснюється малюнку 2.

На малюнку 3 наведена триточкова схема автогенератора на транзисторі з індуктивним зв'язком. Величина коефіцієнта самоіндукції дроселя Др в колекторному колі повинна бути такою, щоб її опір змінному струму на частоті генерації було значно більше опору паралельного контуру при резонансі. Опір ж розділового конденсатора для змінного струму має бути набагато менше опору паралельного контуру при резонансі.

Розглянуті генератори з коливальними контурами називаються Генераторами. Вони використовуються для генерування високочастотних гармонійних коливань.

2.48

RС-автогенератори без повороту фази використовують як частотно-залежні елементи послідовно-паралельне RС-коло (міст Віна).

квазірезонансна частота та коефіцієнт передачі якого визначаються виразами

На рисунку 2 наведені схеми RС-автогенераторів на біполярних транзисторах, виконаних з мостом Віна. Вмикання емітерного повторювача на транзисто­рі VТ3 виключає вплив вхідного опору схеми з СЕ на параметри фазуючого кола, а, отже, на fo і β.

При відсутності емітерного повторювача через шунтування ре­зистора R2 малим вхідним опором Rвх схеми з СЕ на транзисторі VТІ частота квазірезонансу та значення коефіцієнта передачі ви­значаються виразами

На рисунку 3 наведена схема автогенератора на ОП з мостом Віна, який ввімкнений між виходом і неінвертувальним входом ОП, тому загальний фазовий зсув по замкненій петлі дорівнює нулю, що забезпечує умову балансу фаз. Частотно незалежний НЗЗ здійснюється за допомогою двополярних діодних обмежувачів VD1, VD2 , які зменшують значення опору R3 при збільшенні амп­літуди вихідного сигналу.

2.49

 

Схеми обмежувачів рівня напруг є окремим випадком схем функціональних перетворювачів. Від цих пристроїв потрібно, щоб, починаючи з деякого рівня вихідної напруги подальше збільшен­ня вхідного сигналу не призводило до збільшення вихідної напру­ги. По суті ОП є обмежувачем, тому що його максимальна вихідна напруга завжди менша напруги живлення. Проте на практиці ця властивість ОП для обмеження вихідної напруги не використову­ється. Причина цього в нестабільності рівнів обмеження, яке обу­мовлене температурною залежністю параметрів напівпровіднико­вих приладів. До того ж, такий режим роботи призводить до появи помітної (особливо із збіль­шенням частоти) інерційності ОП.

По своїй суті обмеження вихідної напруги ОП може розуміти­ся як значне зменшення його коефіцієнта передачі. В цьому випад­ку вирішити проблему обмеження можна, якщо використати прин­ципи побудови функціональних перетворювачів.

До тих пір, доки напруга на виході ОП недостатня для пробою відповідного стабілітрона, коефіцієнт передачі дорівнює власному коефіцієнту підсилення ОП. При перевищенні вихідною напру­гою напруги пробою відповідного стабілітрона вихідна напруга фіксується на рівні напруги пробою стабілітрона.