Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 48
Текст из файла (страница 48)
В результате выходное напряжение бу-,,!;: дет сдвинуто по отношения к входному на 180"С. Для возбуждения колебаний:::; усилитель также должен иметь сдвиг по фазе, равный 180", т. е. должен быть ин- ! вертирующим. Вторая цепь, изображенная на рис.
23.8 б, называется мостом Вина и на ква-,':.' зирезонансной частоте обеспечивает сдвиг по фазе, равный нулю, поэтому дяя:," возбуждения колебаний усилитель должен быть неинвертирующим. Мост Вина состоит из двух ЯС-звеньев: первое звено состоит из последова-;...-:;, тельного соединения Я и С и имеет сопротивление ! !.о.)ооСЯ ~! ~ ) оС )ооС второе звено состоит из параллельного соединения таких же Л и С и имеет сопрс.::;."'; тивление ! )! !ооС г Г' Г ')оУС Коэффициент передачи звена положительной обратной связи определяетсх;:,;е выражением 22 ! !3 у~ '- Ё ! тЁ~/уп откуда после подстановки У! и Уь найдем ,о.сд !: м! С=''я!.
'~~' Ся т а) ! )3 о) ! г! )3 Рвс. 23 8. Трсхзасввах ЯС-исвь (а) и схсма моста Вива !б) Лекчия23. Гене ато ы элеат нивских сигналов Если выполнить условие 1-(юг)а=О, то фазовый сдвиг будет равен нулю, а 1)хе1/3. В этом случае частоту генератора можно будет определить по формуле ю=(СЯ) '. (23.9) Для стабилизации амплитуды в таких генераторах используют нелинейную . отрицательную обратную связь. Две схемы генераторов низкой частоты с мостом . Вина и различным выполнением цепи отрицательной обратной связи приведены . иа рис. 23.9.
На рис. 23.9 а показана схема генератора с операционным усилите" лем, в котором отрицательная обратная связь выполнена в виде нелинейного де' лителя напряжения на сопротивлениях г, и г„. Сопротивление г, -- линейное, а сопротивление г, -- нелинейное. В качестве сопротивления г, очень часто нсполь,. зукут лампочку накаливания. При увеличении выходного напряжения сопротивле' ние металлической нити лампы накаливания увеличивается, что приводит к уве: личению глубины отрицательной обратной связи и, следовательно, к уменьшению усиления, В резуль ате выходное напряжение стабилизируется на определенном ' уровне, Другой способ стабилизации выходного напряжения генератора показан на .рис. 23.9 6.
В этой схеме в качестве регулируемого сопротивления используется :: сопротивление канала полевого транзистора с управляющим р-л-переходом. При :::: увеличении выходного напряжения генератора увеличивается отрицательное на;.,; пряжение на затворе транзистора, в результате этого его сопротивление увеличи.,: 'вается, что приводит к увеличению глубины отрицательной обратной связи и, .:- следовательно. к снижению усиления.
Следует отметить, что в обеих схемах, приведенных на рис. 23.9, коэффициент '.:. усиления усилителя должен быть больше трех. Именно это значение коэффициен: та усиления и устанавливается при помощи регулируемой цепи обратной связи. б) РП 1 Т г1 г2 ! у,~ 1 ,' Рис,2эд.
Генератор с мостом Вина на операционном усилителе 1а) и с отрицательной ОП на нолевом транхисхоре % Раздел 5. Нелинейные элект онные у ойства Генераторы с внутренней обратной связью (с отрицательным сопротивлением),:::; В рассмотренных типах генераторов цепи обратной связи отделены от усилитель ".'. ного элемента. Однако существует большая группа генераторов„в которых вне.," шних цепей обратной связи нет совсем. В таких генераторах используются учлет- 1 ки вольт-амперных характеристик различных элементов, имеющие отрицательное::: сопротивление. Участки с отрицательным сопротивлением (или проводнмостькз);,: имеются у некоторых типов электронных ламп, например, тетродов, тунпельных,о( диодов, дннисторов и тнристоров. Если отрицательное сопротивление такого эле-"; мента больше положительного сопротивления колебательного контура, то, вклкн ",.
чнв такой элемент в состав контура, можно скомпенсировать потери н тем самым -;:: создать в контуре незатухаюшие колебания. На рис. 23.10 а показан генератор на туннельном диоде И). В состав.;::, генератора входят, кроме туннельного диода, источник питания Е и катушка вн-.'!: дуктивности Е с сопротивлением Я. Вольт-амперная характеристика туннельного,',';;.
диода (рис,23,10б) на участке А-В имеет отрицательное дифференциальное':- сопротивление г„„в=.-(20.. 1000м). При включении питания рабочая точка вна-.':" чале перемещается по ветви Р-А. Достигнув точки А, нз-за наличия в цепи индук- ...': тивностн рабочая точка перемещается скачком в точку Б. Если напряжение источ-',":.
ника меньше значения и,, то рабочая точка перемещается из точки Б в точку В, ! откуда скачком возвращается в точку Г. Далее процесс повторяется. Очевидно,::.',-: что напряжение питания должно выбираться из условия и, <Е<им а сопротивле"::.:,:, ние В<!г„„;,~. Так как скачки из точки А в точку Б н из точки В в точку Р: происходят достаточно быстро, то на выходном напряжении они представлены в,: ','"': виде прямых линий. Научастках А-Г и Б-В скорость перемещения зависит от -'!: постоянной времени ВЕ-цепи и характеристик диода Форма выходного напряже-' ния приведена на рис. 23.10 б.
б) гз 0 и, и, из 0 Рне. 23ЛС. Генератор релакеанионных колебаний на туннельном лионе (а) и форма выходного налряиения (о) Леилил хХ Гене ато и злект ических оигкедои Аналогичным образом работает генератор на динисторе (или тиристоре). , Схема генератора на динисторе приведена на рис. 23.11 а. Она содержит, кроме -'' динистора, источник питания Е, сопротивление Е и емкость С. Вольт-амперная :. характеристика динистора имеет участок отрицательного сопротивления (прово' димости) А-Б.
При включении питания током (=Его заряжается конденсатор С, " Когда напряжение на конденсаторе С достигнет значения и,. „произойдет включе': ние динистора И) н конденсатор разрядится до напряжения ивам Если выполняет,: ся условие, что ток Н~ЕИ, то рабочая точка динистора переместится в точку В и :,. дальше процесс повторится.
На участке разряда конденсатора выходное напря>кс- т :,,' яне имеет вид прямых линий и ввиду малого сопротивления включенного динис- !: тора скорость разряда достаточно высокая. Заряд конденсатора происходит по '.' экспоненте и скорость его зависит от напряжения питания Е, сопротивления В и ; емкости С. Форма выходного напряжения генератора приведена на рис. 23.11 6.
В заключение отметим, что генераторы такого типа с негармоническим ;:.напряжением сложной формы называются релаксационными. Форму выходного ":.напряжения релаксационного генератора можно сделать гармонической, если в (';,схему включить колебательный контур, который обеспечит фильтрацию высших ~':: гармоник выходного напряжения. Расчет генератора на туннельном диоде. Для расчета генератора на туннель::;. лон диоде можно воспользоваться приводимыми ниже формулами; ' длительность переключения из точки А в точку Б (и нз В в Г): гв-е2С,;:;--;;; И =ее. Ние. хз.!1.
Генератор релаиеаииоккых аолебакив иа диинегоре (а) и форма выходного напряжения (о) Раздел Х Нелинейные электронные уст ойства ° длительность вершины импульса от точки Б до точки Ес ь их-и .: — " +л длительность паузы от точки 0 до точки А; ь «'= ич764й' частота колебаний 7'= 7 ', где Т= ~.„+ ь„+ 2~„. 77ример расчета Туннельный диод ГИЗО4А с параметрами: 1, = 5 мА„1.„= 1 мА., ':;. и,=0,075В, и, = 025В, и,=045В, С„=.20пФ, 1„„„,,=!ОмА, Е=10Ом, Е=4мкГн Р а с ч е т. и 450-75 1.
Длительность переключения !,=2,20 10 " -3 — 1 — -=3,75нс. 4Ю х 2. Длительность веРшины импУльса г„= бчп ~70=0,4мкс. 4 Ша 3. Длительность паузы г„= 7375 ь 76 =0„16 мкс. 4. Период колебания Т=0,16+0,4+0,1=0,57мкс, 5. Частота колебаний/= 7 '=-1,75МГц. 6. Амплитуда импульса и„.='и,=0,4В. Расчет генератора па дииисторе.
Для расчета генератора на динисторе можно воспользоваться следующими формулами: условие автоколебательного режима: Е-к„„,, Е ° длительность импульса ~„=. ЗСЕ„, " длительность паузы ~„= СЕ 1п(Е/(Е- и„..Я ° период колебания Т=!.„+~„, частота /'= Т ', * длительность фронта импульса 14=и„,,/1;,ч,.
Пример расчета. Динистор КН!02А с параметрами и„„,=5В, и„„=.!„5В, 1;„,=О,ЗВ7мкс, 1,.,=1мА, Е=!ОВ, С=1мкФ, Е,.=100Ом, 1,„„=1 =15мА. Расчет. 1. Выбор сопротивления: ш-' ю Е<- — =5кОм, Е>-= — - =-'670Ом, 1О' ' м!О~ таким образом, генерация возможна при 670<В<50000м. 2. Выбираем Е=2кОм. 3. Длительность импульса с„=З 10 '.100=300мкс. 4.
Длительность паузы г„=10~ 2 10'1п(10/5)=1„4мс. 5. Период колебаний Т=.1,4+0,3=1,7мс„/'=600Гц. Кварцевые генераторы. Кварцевые генераторы получили свое название от кристалла кварца, который используется в генераторе вместо колебательного кон-,'!!; тура. Добротность колебательного контура на кварце и его стабильность настолько велики, что достичь таких значений в схемах генераторов ЕС- или ЛС-типа ...:", Лекяня23 Гене ато ы злект ических сигиыгов в) а) Яа, с„ ,Р .
Рис. 2к12 кварцевый генератор по схеме пирса (а), кварцевый гехирагор по схеме коппитца ггзг 1- и схема аамегиениа кварца 1в1 '1г",,' просто невозможно. Так, например, стабильность частоты ггС-генераторов имеет !;-.:: значение около 0,1%, 2,С-генераторов — около 0,01йв а кварцевый генератор имеет нестабильность частоты от 10 ' до 10 т'.4 Конструктивно кварцевый контур выполняется в виде кварцевой пластины ;".: с нанесенными на нее электродами. Эквивалентная схема кварцевого контура при- " ведена на рис. 23.12 в, где: Е -- эквивалентная индуктивность кварца„Ям --- со!'. противление потерь, Са„— последовательная емкость, С„в — параллельная емкость.
Такой контур имеет две резонансные частотьг резонанса напряжений то„м0ЕСа,) нг и резонанса токов а.,=(х.Сее) "-, причем вта<то,. Эти резонансные частоты расгюложены очень близко друг к другу и отличаются всего примерно на 1'ге. В результате этого частотная характеристика кварцевого контура имеет очень :; острый пик и высокую добротность. Две схемы кварцевых генераторов приведены на рис. 23.12. На рис. 23.12а приведена схема кварцевого генератора, предложенная Пирсом.
В этой схеме кварц включается между стоком и затвором полевого транзисгора Ъ'т, .г. е. в цепь отрицательной обратной связи. Однако на частоте резонанса кварц вносит допол. нительный фазовый сдвиг на 180', в результате чего обратная связь становится положительной.
Аналогичным образом функционирует схема кварцевого генератора, предло-" женная Колпитцем (рис, 23.! 2 б). В этой схеме для облегчения возбуждения приме, нен емкостной делитель на элементах С, и С,. В результате чего схема становится похожей на емкостную трехточку. 249 Раздел 5. Нелинейные алек онные уст йства .1!екция 24. Модуляторы электрических сигналоа Виды и методы модуляции электрических сигналов. Модуляцией называется процесс отображения информационного сигнала в одном из параметров другогс " '~ колебания, которое используется в качестве переносчика информации. При этом ': информационный сигнал называется модулирующим, а переносчик информации называется несущим.
В качестве несущего могут использоваться непрерывные иля,: импульсные колебания. Наибольшее распространение получили гармонические '. сигналы и последовательности прямоугольных импульсов. Если в качестве несущего используется гармоническое колебание и(!)= ~У„,.соз(гц!!+!р,) (24, 1) где (!„, — его амплитуда, юо=2п(;, -- угловая частота, <р, — начальная фаза, та,::. возможны три вида модуляции -- амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и фазовая ' .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
