Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Такой режим работы часто называют ждущим или заторможенным. Большое распространение получилн заторможенные мультнвнбраторы — одяовибраторы В соответствии со сказанным, автогенераторный режим раба. ты применяется в устройствах, используемых в основном в качестве задающих генераторов, а ждуший — н устройствах, преобразующих форму импульсов к требуемому инду. Условия самовозбуждення автогенератора (баланс амплитуд н фвз). Пусть имеются два четырехполюсннка: первый — с комплексным коэффициентом усиления Кя. дейст.
вуюшим в направлении, показанном зачерненной стрелкой (рнс. 1!.Э», т. е, Ко — (УтИ/1 Ки (и) е "л'>, где Км(ы) 0т(ы)/01(в) — модуль коэффипиекта усиления на час- тоте ек фя(м) =фт(ы) — ф~(м) — сдвиг фаз между выходным и вход- ным напряжениями усилителя К~ на частоте ен второй — с комплексным коэффициентом передачи Вш т, е. Во =- (У~) Ут = Ви( ) е'*~ 1, где Вм(ы) 0~'(м)Л/з'(ы) — модуль коэффипнента передачи на Ркс. 1! 3 Структурная схема яятогеяярятора частоте ьи >рэ(>л) ф~(ы) — >рт(м) — сдвиг фаз между выходным и входным напряжениями четырехполюсинка Ви на частоте и. Соединив оба четырехполюсника.
как это показано на рнг. 11.3, получим усилительное устройство со встроенным каналом обратной связи, обеспечнваюшнм суммирование выходного сигнала четырехполюсника с коэффициентом передачи Ви с входным сигналом четырехполюсника Ки, т. е. реализацию ПОС. Запишем с учетом действия цепи ПОС выражение для суммарного коэффициента передачи полученной структуры.
Согласно выражению (5.19), будем иметь (Ки)ос = Ки ,'(! — ВиКи), (11.8) Предположим, что в некоторый момент !э на входе схемы рнс. 11.3 появилось некоторое сколь угодно малое напряжение Л()ь Представим это напряжение в виде суммы гармонии. В общем случае (11.10) ДЦ чч О„, з1п(ч>,! -~- ч,!. (11.9) с=э Тогда для выходного напряженна рассматриваемой схемы с учетом (11.8) можно записать К„(1 !Ут„(1 1-Ки(»»Ви(»)ехру!>гк(ь) та(»Н Если для некоторой частоты ьч выполняется условие Ки(»>)Ви(м)ехру]тк(м) + тв(м)] =! > (11 11) то амплитуда выходного напряжения с частотой м~ будет стремиться к бесконечности независимо от того, насколько было мало начальное значение У„ь Это означает, что в схеме рис.
11.3 возможно сушествование устойчивых колебаний с частотой ьзь Условие (!1.11) выполняется, если рк(»>,» + вв(и>>) 2чй, (11.12) где А О, 1,2, ... — целое число. и 1 Ки (и>) Ви(>ь>» 1 = 1. (11.13) Условия (11.12) и (!1.!3» являются условиями самовозбуждення генератора. Выражение (11,12) известно как условие баланса яэаз, а (1!.13) — как условие баланса амплитуд.
Если условия (1!.!2» и (11,13) выполняются только для одной частоты, то на выходе схемы присутствуют колебания только этой единственной частоты н устройство является автогенератором гармонических колебаний. Если указанные условия выпол- 423 няются для нескольких частот, то выходное напряжение имеет негармоннческий характер. В частном случае, когда условия выполнены для бесконечного диапазона частот О~от~ос, выходное напряжение генератора имеет внд перепадов напряжения или тока.
11.3. АВТОГЕНЕРАТОРЫ И ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БАЛАИСА ФАЗ В ТРАНЗИСТОРНЫХ АВТОГЕНЕРАТОРАХ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Автогенераторы гармонических колебаний широко используют в измерительной технике. Различают следующие основные типы автогенераторов: низкочастотные (до 100 кГц]; высокочастотные (от ! 00 кГц до 10 МГц); ультравысокочастотные (свыше 10 МГц), Основнымн функциональными элементами автогенератора являются активный элемент, выполненный в виде усилительного устройства для обеспечения баланса амплитуд, и фазосдвигаюшая цепь, обеспечивающая баланс фаз, Простейший автогенератор гармонических колебаний может быть реализован иа одиокаскадном усилителе, снабженном цепью ПОС.
Как известно, фаза выходного сигнала в транзисторном каскаде, выполненном по схеме включения с общим эмиттером, оказывается сдвинутой относительно входного на угол, равный и. В то же время баланс фаз (11.12) требует сдвига фаз йф 2яп, (л, 0,1,2...), Поэтому автогенератор на однокаскадном усилителе можно получить, если за счет внешней фаэосдвигаюшей цепи обеспечить дополнительный сдвиг фазы выходного сигнала на угол. равный ч. В реальных автогенераторах такой фазовый сдвиг в каналах обратной связи осушествляют двумя способами: посредством магнитной (трансформаторной) связи, реализующей так называемые ЕС-схемы, и с помощью резистнвно-емкостной связи в гсС-схемах. При трансФорматорной связи внешняя цепь строится либо с использованием гальваннческм не связанных обмоток трансформатора (рнс. 11.4, а), либо со встречным включением обмоток в по- Г' "1 Ркс.
1!.4. Схема кепп траксФорматоркоа ПОС с кспольаоааккем отпелькмх обмоток (о) к встречным вкэвчвкпем обмоток трансформатора ОВ 424 и, Рнс. !1Д. Ревнстнано.емкостнан неон (а), ее векторнан анаграмма (о) к схема треюненноа неон ПОС (а) следовательной схеме (рис. 11.4, б). Однако в обоих случаях входное ()~ и выходное (га напряжения направлены навстречу друг другу, а потому сдвиг фаз $ фа — ф1 и, Для реализации резистивно-емкостной связи в цепь ПОС можно включить ЙС-контур (Г-образную ячейку) (рис.
11.5, а), Ранее было показано. что для такой цепи фазовый сдвиг Лф к до. стнгается только нрн се оо. Поэтому для получения Л~=л на некоторой, отличной от бесконечности, частоте необходимо кас. кадно включать как минимум две таких цепи. Полагая, например, ()» Ут и выбирая значение Хс 1/ееС=УЗ Я, получаем сдвиг фаз (рис. 11.5,б) !ф! =агс!йХсЯ=агс!д)3=я/3.
Поэтому для обеспечения требуемого ~г = л используют, как показано на рнс. 11.5, а, трехзвенную комбинацию Г-образных ячеек. Для получения сннусоидальиого выходного напряжения широ. ко применяются генераторы, использующие в цепи ПОС параллельный колебательный контур. Рассмотрим работу таких устройств. Роль колебательного контура. Пус1ь имеем реальный ЛЕС-контур с предварительно заряженным до напряжения Уо конденсатором С (ряс. 11.6. а), Как известно, электромагнитные процессы в НЕС-контуре описываются дифференциальным уравнением вто.
рого порядка. Прн относительно малом активном сопротнвлекин, что соответствует используемым в генераторах колебательным контурам высокой добротности, изменение тока ( имеет почти сннусондальный характер с плавным уменьшением амплитуды коле- 426 ос иа~ Рис. 116 Схема паслеаователькога калебателькаго контура (и) и переаолпыа процесс измеиеииа така в ием 16) баний (рис. 11.б,б).
Коэффициент затуханий этих колебаний а. %121.), а частота )а -1/2л)1ЕС. Включая колебательнмй контур в цепь ОС транзисторного усилительного каскада и обеспечивая и системе баланс амплитуд и фаз, получаем автогенератор синусоидальных колебаний. На рис. 11.7 приведена схема простейшего автогенератора с колеба. тельным 1.кС.-контуром н взаимоиндуктнвной обратной связью. В колебательном контуре. включенном в коллекториую цепь транзистор» )гу, под действием напряжения питания возникают затухаюцтие сннусондальные колебания (см. рис.
11,б,б). Взанмонндуктивная связь дросселей Ь„ и 1., обеспечивает передачу сигнала обратной связи с дополнительным сдвигом фаз )входного и выходного сигналов) на угол ф=л, что позволяет обеспечить в схеме баланс фаз. Если параметры транзисторного каскада вы. брать с учетом выражения 1!1.13), то в данной схеме будет выполнено и ус.повне баланса амплитуд, что приведет к установлению устойчивых синусоидальиых колебаний выходного напряжения. Рис, 11.$. Схема аатоколебательиогс )тС-геиератора Рис 11.7 Снема автаколебательиого ьС.геиератора б2б Элементы Еь н Сь, включенные в цепь питания транзистора *г'Т, обеспечивают протекание переменной составляюшей коллек.
торного тока гТ, минуя источник питания У„. Рассмотренные выше СС-генераторы оказываются малоэффективными прн низких частотах пэ.за необходимости применения и колебательном контуре катушки индуктнвностн и конденсатора с большнмн номиналами Е и С. Поэтому прн низких частотах более предпочтительны антогенераторы г)С-типа. На рис. 11.8 приведена простейшая схема автогенератора йС- типа.
Как было показано ранее, трехзвенная ЯС.цепь в контуре ОС, обеспечивает в схеме баланс фаз, способствующий генерации в выходной цепи транзистора )'Т гармонических колебаний. Следует отметить, что роль Тгы в делителе напряжения на входе транзистора гТ в данном случае выполняет правый (третий) резнс. тор )Т в фазосдвигаюшей пенн схемы рис.! 1,8.
$!А. МУЛЪТИВИБРАТОРЫ И ПРИНЦИПЫ НХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ Мульгизибратор (от латинских слов пшП!гп — много н х(Ьго— колеблю) — релаксацнонный ~енераэор импульсов почти прямоугольной формы, выполненный в виде усилительного устройства с цепью ПОС. Как было укзэюю ранее, различают два вида мультивнбраторов ингонолсбигельные (ие обладают состоянием устойчивого равновесии) н ждущие (обладают одним состоянием устойчивого равновесия и поэтому часто называются одновибрагоры). Принцип функционирования мультнвябраторов рассмотрим иа примере схемы с коллекторно-базовыми связями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
