Шамшин В.Г. Основы схемотехники (2008) (1151958), страница 19
Текст из файла (страница 19)
10.7. Построение генераторов с фазосдвигающими цепямиКоэффициент передачи трехзвенных RС-цепей обоих типов на рабочейчастоте равен 1/29. Поэтому коэффициент передачи усилителя для выполнения условия самовозбуждения должен быть не менее 29.128Частота колебаний генераторов с фазосдвигающими цепями определяется резонансной частотой соответствующей фазозадающей цепи:- для цепочки "R-параллель"1;(10.7)fo =2pRC 6- для цепочки "С-параллель"fo =6.2pRC(10.8)Данные формулы справедливы для идеального усилителя, имеющегобесконечно большое входное и близкое к нулю выходное сопротивления илипри использовании операционного усилителя (рис.10.8).Рис.10.8.
RC-генераторВ реальных схемах генераторов расчет квазирезонансной частоты необходимо производить с учетом параметров каскада, что дает для генераторас цепочкой "R-параллель" значение частотыfo =1R,2pRC 6 R + 4 Rк(10.9)где R1 = R2 = R3//Rвх = Rк/n = R, n·С1 = С2 = С3 = Си для генератора с цепочкой "С-параллель"fo =1,2pRC 7 + 3 / m(10.10)где R1 = R2 = R3 = m×Rк = R, С1/m = С2 = С3 = С.10.3.2. Генераторы без сдвига фазВ настоящее время генераторы без использования фазосдвигающих цепочек выполняются на основе операционных усилителей. Поэтому для выполнения условия баланса фаз выход цепи обратной связи подключается к129неинвертирующему входу ОУ. Основной RC-цепью, обеспечивающей квазирезонансные свойства, используется схема моста Вина (рис.10.9,а), представляющий собой полосовой фильтр.
Амплитудно-частотная и фазо-частотнаяхарактеристики фильтра приведены на рис.10.9,б.Рис.10.9. Схема генератора с мостом ВинаНа квазирезонансной частоте выполнение условия самовозбуждениявозможно при следующем равенствеR1R 2 -1= 0,w C1C 22(10.11)что дает значение квазирезонансной частотыfo =11.=2p R1R 2C1C 2 2pRC(10.12)Коэффициент передачи цепи ОС при R1=R2 и C1=C2bo =11= ,R1 C1 31++R2 C 2(10.13)откуда для выполнения условия баланса амплитуд коэффициент усиленияусилительного каскада должен быть более 1/3, что дает соотношение междуэлементами цепи отрицательной обратной связи 2R3=Rос.Однако выбор сопротивления в цепи ОС по приведенному соотношению приводит к тому, что амплитуда генерируемых колебаний будет не стабильна.
При уменьшении R1 по колебательный процесс может прекратиться,а при увеличении амплитуда колебаний может достигнуть уровня насыще130ния усилителя. Для исключения данного эффекта взамен резистора R2 используется нелинейный элемент (лампа накаливания), у которого с ростомамплитуды динамическое сопротивление увеличивается.RC-генератор может быть построен и с использованием двойного Тобразного моста. Схема одного из вариантов генератора приведена на рис.
10.10.Рис.10.10. Схема RC-генератора на двойном Т-мостеПоскольку мост является заграждающим фильтром (на резонанснойчастоте коэффициент передачи цепи обратной связи b=1), то он в схеме генератора включается в цепь отрицательной обратной связи. При этом в диапазоне частот f<<fo работает мост, состоящий из R2R4C3, в диапазоне f >>foработает мост, состоящий из С1С2R5.Частота генерируемых колебаний может быть определена по формулам(9.4) и (9.5).Вопросы для самопроверки1. Объяснить условия самовозбуждения генераторов.2.
Объяснить принцип возникновения стационарных гармоническихколебаний в в автогенераторах.3. Привести понятия мягкого и жесткого режимов самовозбуждения.4. Привести отличия мягкого режима самовозбуждения от жесткого.5. Привести схемы основных типов автогенераторов.6. Объяснить выполнение условий самовозбуждения в схемах автогенераторов: с трансформаторной обратной связью, с индуктивной трехточкой,RC-генераторов с фазосдвигающими цепями обратной связи, RC -генераторас мостом Вина.7. Объяснить особенности работы автогенератора на основе двойногоТ-образного моста.8.
Привести понятие колебательной характеристики.13111. Регулирование усиленияОдними из необходимых узлов любого усилительного устройства являются элементы или блоки регулирования усиления. Введение регулирования усиления может быть продиктовано необходимостью поддержания назаданном уровне выходного сигнала при изменении параметров элементовсхемы, изменения его уровня в заданных пределах (регулировка громкости,яркости и т.д.), защиты усилителя от перегрузок при возрастании входногосигнала и т.д.11.1.
Классификация устройств регулированияВ общем случае регулирование может осуществляться ручным и автоматическим способами. Ручное регулирование, осуществляемое оператором,может быть плавным или ступенчатым. Ручное регулирование используетсяпри медленных изменениях управляющего сигнала, при регулировке электронной аппаратуры, а также в бытовой радиоаппаратуре.Автоматическое регулирование усиления (АРУ), основанное на автоматическом изменении коэффициента усиления схемы при изменении входного сигнала, подразделяется на несколько видов:- по виду управления устройства регулирования делятся на три системы: обратным, прямым и смешанным регулированием.Рис.11.1. Виды регулированияСистема автоматического регулирования содержит регулируемый каскад или управляемый делитель напряжения, блок управления, формирующийуправляющий сигнал как функцию изменения входного.
Как правило, в блокуправления входят детектор (Д) и фильтр низких частот (ФНЧ).132В первом случае (рис.11.1, а) управляющий сигнал представляет собойчасть выходного, прошедшего через детектор и фильтр. Во втором случае(рис.11.1, б) управляющий сигнал формируется за счет входного, которыйвначале усиливается в УПТ, затем пропускается через детектор и фильтр.В третьем случае (рис.11.1, в) регулирование осуществляется одновременно вдвух каскадах: в одном по прямому, в другом - по обратному принципам.- в зависимости от уровня входного сигнала регулирование может бытьнепрерывным (не задержанным) и задержанным.
При непрерывном регулировании (рис.11.2, а) воздействие устройства проявляется при любом уровневходного сигнала Uрег = F(ΔUвх), а при задержанном (рис.11.2, б) – при достижении входным сигналом заданного порогового уровня Uрег= F(Uпор+ΔUвх).Рис.112. Амплитудные характеристики усилителя с АРУ- системы АРУ также подразделяются на системы непрерывного и дискретного действия.- в зависимости от числа усилительных каскадов, охваченных цепьюрегулирования, АРУ могут быть однопетлевыми и многопетлевыми.11.2.
Характеристики и параметры устройств регулированияДействие устройств регулирования усиления оценивается регулировочными характеристиками, представляющими собой зависимости коэффициента усиления от напряжения управления.а)б)Рис.113. Регулировочные характеристики усилителя с АРУ133На рис.11.3. приведены типовые регулировочные характеристики поаналоговому и дискретному принципам регулирования.Устройства регулирования характеризуются диапазоном регулирования Dр, точностью регулирования Δ Dр, а также уровнем вносимых частотных искажений Мр.
Из амплитудной характеристики видно, что динамический диапазон усилителя определяется соотношением минимального и максимального уровней входного сигнала. При этом минимальный уровеньUвхmin должен быть больше напряжения собственных шумов еш на величинупринятого коэффициента превышения КпрéCùU вх min = ê ú × еш = К пр × еш .ëШû(11.1)В этом случае динамический диапазон усилителя будет равенDу =U вх maxU= вх maxК пр × ешéС ùêë Ш úû × еш.(11.2)Диапазон регулирования определяется соотношением коэффициентовусиления Кмах при Uрег=0 и Кmin при UрегmaxDр =К мах.К min(11.3)11.3.
Принципы и методы регулированияРассмотрение принципов регулирования удобнее всего производить наоснове обобщенной функциональной схемы (рис. 11.4) усилителя, содержащей входную цепь с коэффициентом передачи Квх, активную часть с коэффициентом усиления Ко (коэффициентом усиления в режиме холостого хода),выходную цепь с коэффициентом передачи Кп и цепь отрицательной обратной связи с коэффициентом передачи β.Рис.114. Обобщенная функциональная схема усилителя134В связи с тем, что сквозной коэффициент усиления определяется соотношениемКо × КпК с = К вх ×,(11.4)1+ b × Ко × Кпто из него следует, что регулирование усиления возможно производить воздействием на каждый отдельный параметр.Регулирование коэффициента передачи входной цепи и коэффициентапередачи пассивной части усилителя может быть осуществлено шунтированием входных или выходных цепей усилительного каскада.
Для регулирования коэффициента усиления активного блока может быть применено изменение режима работы активного элемента (транзистора) или величины сопротивления нагрузки в выходной цепи транзистора. Регулирование обратнойсвязью осуществляется изменением глубины обратной связи.11.3.1. Метод шунтирования входной цепиИспользование метода шунтирования входной цепи (рис.11.4) направлено на изменение коэффициента передачи входной цепи усилителя. Ранеебыло отмечено, что коэффициент передачи входной цепи определяется соотношением сопротивлений источника сигнала и входного сопротивления каскада с ОЭRвхR ×hК вх =, Rвх = б 11 .Rг + RвхRб + h11а)б)Рис.114. Схемы регулирования коэффициента передачи входной цепиВведение во входную цепь регулировочного резистора Rр приводит кR ×Rизменению входного сопротивления, которое станет равным R 'вх = вх p ,Rвх + R pчто приведет к изменению коэффициента передачи входной цепиR 'вхК вх =.
Таким образом, диапазон регулирования Dр, обеспечиваемыйRг + R'вх135данной схемой, определяется величиной сопротивления источника сигнала Rги диапазоном изменения d = Rpmax/Rpmin сопротивления резистора RрDp =Rг / R'вх +1d -1= 1+.RpRг / Rвх + 11+Rг(11.5)Текущее значение коэффициента передачи входной цепи определяетсясопротивлением Rx введенной части регулировочного резистора. Рекомендуемое сопротивление регулятора может быть определено, как среднее геометрическое между входным сопротивлением и сопротивлением источникасигналаR = R ×R .(11.6)pвх гТак как переменные резисторы (потенциометры) изготавливаются сразличными законами изменения сопротивления в зависимости от угла поворота движка (рис.11.5, а), то нужный потенциометр устанавливается в зависимости от требуемого закона регулирования.а)б)Рис.11.5.
Характеристики регулируемых сопротивленийВ случае дискретного регулирования взамен резистора Rp устанавливается делитель напряжения, содержащий некоторое число отдельных резисторов по числу принятых ступеней регулирования. В ряде случаев применяетсяодновременное использование ступенчатого и плавного регулирования.11.3.2. Метод шунтирования выходной цепиИз формулы определения номинального коэффициента усиления каскада с общим эмиттеромS × Rк × RнКо == Ка × Кп(11.7)Rк + Rнследует, что его величина зависит от сопротивления нагрузки и максимальное его значение в режиме холостого хода равно Ко=S·Rк (рис.11.6, б), кото136рое является коэффициентом усиления активной части Ка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
