1629382645-b4e04346f8103ace08f21d88eab88aa5 (846433), страница 31
Текст из файла (страница 31)
ГЛАВА 11 Тот факт, что фазовый сдвиг должен быть равен 180", очень полезен в определении частоты колебаний схемы и требуемого отношения между А и ~3. Условие баланса амплитуд и критерий Найквиста обьясняют„почему паразитные колебания имеют тенденцию возникать в усилителях с высоким коэффициентом усиления. Если коэффициент усиления усилителя А имеет большое значение, то сушествует большая возможность того, что Ар будет ~1. Кроме того, напряжение обратной связи паразитных колебаний пере- дается в основном через павазитные емкости между пр ::.:.:.!"" -". ':-":;;-; ~,,'.,"..':='~:...':~:,!.',:,!"~.:,".:.,:.! ';! '.;!..";4 .".!,:.":: ''.:1..'.;~ ':.'-,;:~!,::,",:-'.;-'!;,:,!:.'..':,!~",::.",~Я:::;.;-:-'::с,".'~ '"'::-.-..;-:.'.:".: «:;!»„: ...;,': ':.;.
-.""; „..'!:;",!.'!;„';!: .;„::;:!::.',;„: „'.:;„:!!-':!,:: '''~" „'»',„'1': .:".' '»,"'""',~ """":;".. """~ " 1„''. „)~;. ~. ' ''',":.;' .':..' ': ° ""' .~Ф~~,.",.~' '."' ."Ч'.,~;~'."" ~"' ~,.'""",: ""'";: '.", """".'',!:,""' ~О!";'." .".1;':":", " ." ' ',"': '." . """ .! ';;." ',::!.:".""'"."Л:: '."::!":! '„...::" '.'.1,";„".,";,;-.!"::'"":~";„,'„,"'~":;.'.!;.:."; "..":;.", .;.:;'.""',-" .":',"'...;;;, М..."':',";...;; ",";:,';.;:,"-:":;",„:,'""";...';.',"~";.'",„:,.'„,',„'.4,"' ',"""';;"-,'"":,,';";:,"";,;":",,ЕЫ.%;"; РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ шаться, Уменьшение тока создает более отрицательное напряжение на затворе и это ускоряет уменьшение.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока ток стока не станет равным нулю. Тогда напряжение связи снова падает до нуля, ток начинает возрастать и цикл повторяется. Частота колебаний задается резонансной частотой резонансного контура, который также отфильтровывает гармонические и другие нелинейные искажения и создает синусоидальный выходной сигнал. Для возникновения колебаний произведение Ар должно быть равно 1. В 1.С-генераторе А = д Я, где Я = Л,, ~ ~ ~.„, а р, часть выходного напряжения, подаваемого на затвор, равен коэффициенту трансформации между Е., и 1., 454 ГЛАВА 11 Рис. 11,16, Основная схема реактивного генератора. усилитель на полевом транзисторе с управляющим ри-переходом, хотя также ГЛАВА ~1 очень широкое применение: от управления частотой радиопередатчика до генерирования синхронизирующих сигналов для микропроцессоров.
Одним из наиболее распространенных является кварцевый генератор с частотой 3,59 МГц, используемый в цветном телевидении. Пьезокристалл — это небольшой кусочек кварца, который обладает пьезоэлектрическим эффектом, Его особенность состоит в том, что при механической деформации он вырабатывает электрический потенциал, и наоборот, при приложении напряжения — деформируется. Когда переменное напряжение подается на кристалл, он колеблется на резонансной частоте, которая определяется его физическими размерами.
Таким образом, кристаллы можно вырезать для резонирования на любой требуемой частоте. Практические пьезо- кои~-тя ттлт у г~ нелитылг~т колеблн~тя на тд нунсио чаетлтях ~1 МГп и чт,ттпе1::1У".;- „ 4бО ГЛАВА 11 Генераторы на основе резонансных контуров или пьезокристаллов используются, как правило, для частот выше 100 кГд. В частности, пьезокристаллы становятся слишком большими и громоздкими, если их рассчитывают для генерации колебаний низкой частоты. Для получения низкочастотных колебаний обычно используются геиераторы с фазосдвигающей челью обратной связи.
Как и в любом генераторе, для возникновения колебаний часть выходного сигнала должна быть подана на вход в фазе с входным сигналом. Это означает также, что фазовый сдвиг Зб0" будет вызывать колебания. Основная схема усилителя создает фазовый сдвиг РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ 4б1 двухкаскадного усилителя должен быть равен по крайней мере 3. Это требование легко выполнимо. Если Я, 7' -Я, и С, Ф С,„алгебраические преобразования более сложны, но в результате имеем Х= 1/(2л,~'Л, Л, С', С,), Р = 1/11 + (С' /С,) + ~А,/А )1.
Основная схема ЯС-генератора с обратной связью на мосте Вина приведена на рис. 11.27. 463 РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ Схема генератора на биполярном транзисторе приведена на рис. 11.30. Здесь добавляется резистор Яе, и тогда входное сопротивление транзистора плюс )т равны Я. В этой схеме необходимо выбирать )т с небольшим сопротивлением, только немного большим, чем /ц,. В примере 11.11 показано, почему надо выполнять это условие. Рис. 11.30. Генератор с фазосдаигающей цепью обратной связи на биполярном транзисторе.
Пример 11.11 Предположим, что в схеме генератора на биполярном транзисторе (рис. 1!.30) транзистор имеет Ьи — — 400 Ом, )1с = 1500 Ом и параллельное сопротивление двух резисторов смещения равно 1600 Ом. а. Задаться Я = 500 Ом и определить С, если частота колебаний на выходе схемы равна 8 кГц. б. Определить )те. в. Определить минимальное значение йг„необходимое для возникновения колебаний. Решение а. Из (1!.16) имеем г = бббб бб ' б б бб ббб. Здесь )! 7Я = 1500 Ом/500 Ом = 3, С = 17!2я (8.
10э) 500 бг!8) = 10а!106,5 = 0,00938 мкФ. б. Входное сопротивление транзистора равно 1600 Ом 1 400 Ом = 320 Ом; следовательно, Я нужно взять 180 Ом, чтобы получить )т = 500 Ом. в. Из (11.17) имеем )б,„„ббпр',„= — 17!29 + 23 3 + 4 9) = — 1/134. Часть )б„„, поступающая на базу, равна )',„„320бб500. Таким образом; коэффициент усиления транзистора должен быть по крайней мере 134 500!320 = 209,375, Аоб) = )бебе))ббб )бг,гибм — — 209,375 400/1500 = 55,833.
Увеличение Я приводит к уменьшению части )г.„„, которая поступает на базу. 464 ГЛАВА 1~ Цифровые генераторы находят широкое применение, потому что они имеют небольшие размеры, недороги и готовы к использованию. На выходе они имеют импульсы прямоугольной формы вместо синусоидального сигнала, и зачастую прямоугольные импульсы не имеют 50',4-ного заполнения.
Выход цифрового генератора часто называется тактовым и используется во многих схемах для синхронизации. Цифровые генераторы бывают и перестраиваемые, и с фиксированной частотой. Частота перестраиваемого генератора обычно определяется изменением Я или С в ЯС-цепи, которая управляет выходным сигналом. Высокостабильные цифровые генераторы в основном используют пьезокристаллы для устанс.~~~ ~ 465 РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ 0,07 МНЕ зблтснбю СНГНВЛ Если внутренний триггер находится в состоянии «1», он переводит в режим насьпцения разрядный транзистор и управляет формирователем выхода, который дает на выходе «1».
И наоборот, если триггер в состоянии «О», разрядный транзистор переходит в режим отсечки и выходной формирователь дает на входе «О». 555 может быть использован как колебательная схема, или тактовый генератор, при включении, как показано на рис. 11.33,а. Здесь входы обоих компараторов (выводы 2 и 6) подключаются к конденсатору. Схема работает следуюгцим образом: 1. Предположим, что разрядный транзистор закрыт. Тогда конденсатор заРЯжаетсЯ от 1'сс чеРез Я„и гбв.
2. Когда напРЯжение на копденсатоРе достигает 27'3 1сс, веРхний компаРатор переводит триггер в состояние «1», разрядный транзистор открывается и конденсатор разряжается на землю через Яв. 3. Когда напряжение на конденсаторе понижается до 17 !3, нижний компаратор переводит триггер в состояние «О». Разрядный транзистор закрывается, и конденсатор снова начинает заряжаться. Этот процесс продолжается бесконечно, и в результате имеем генератор, или тактовый генератор.
4. Выходную частоту можно получить из временной диаграммы (рис. !1.33,0) или вычислить по формуле г'= 1,44!(Я„+ 27!в) С. (11.18) 5. Формы выходного напряжения и напряжения на конденсаторе для !1-кГц генератора показаны на рис. 11.33,6. Заметим, что частота 11 кГц может быть полУчена пУтем подстановки в (11.! 8) Ял + 27!в - 13 кОм, либо из временной диаграммы. Првмер 11.12 Рассчитать !00-кГц генератор на основе 555.
ЗС-ггб Рис. 11.32. Упрощенная эквивалентная схема таймера типа 555 [41 (предоставлено фирмой Мотого!а !птеигвтег! С!тощ!в О!01- Ыоп). гллвл ~~ +~Ъ (от б до 15 В) л„ ~~х 467 РЕЗОНАНСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ 13,9776 МГц 10 оФ Выход Рис. 11.34. Генератор с кварцевой стаби- лизацией частоты. пьезокристалла между ними. Резисторы и конденсаторы включены для стаби-.
ГЛАВА 11 МО~,~ Вина — мостовая схема, которая иногда используется для определения емкости неизвестного конденсатора. Эта схема применяется также в ЯС-генераторе с фазосдвигающей цепью обратной связи. 1 1ьс,окри~ ~,~..з 1 — кусочек кварца или другого материала, который резонирует на определенной частоте. Пьезо.:л кгри ~сскии ~ффск' — способность пьезокристалла при механической деформации вырабатывать электрическое напряжение, и наоборот. 1~езонаи~,'иь~~1 кои "1 ~ ~ — 1 С-схема, настроенная В резонанс на ОпределеннОй частоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
