Генераторы низкой частоты

February 13, 2011 by admin Комментировать »

(ГНЧ) используют для получе­ния незатухающих периодических колебаний электрического юка в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие гене­раторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7, 11.8) через фазосдви- гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбужде­ния генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 гра­дусов (или кратном ему, т.е. 0, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиле­ния, KyCM,N. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с по­ложительной обратной связью.

Рис. 11.1

Рис. 11.2

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кро­ме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для полу­чения положительной обратной связи в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в гене­раторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це- почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы их число не превышает двух, трех.

Рис. 11.3

Рис. 11.4

Рис. 11.5

Рис. 11.6

Расчетные формулы и соотношения для определения ос­новных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидаль­ной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинако­выми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це- пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм\ С=5100 пФ (5,1х10~9 Ф) рабочая частота генератора будет рав­на 9326 Гц.

Таблица 11.1

Фазосдви- гающая цепочка, рис.

Наимено­вание це­почки или схемы

Частота генерации. Гц;

const. _ „ „ ( – ) R, Ом; С, Ф v RC

Коэфф. усиления усилителя, min

Примечание

11.1

Двойной Т-мост

0,159/RC

11

C1=C2=C; C3=C/0,207; R1=R2=R; R3=0,207R

11.2

Мост Вина

0,159/RC

3

R1=R2=R; C1=C2=C

11.3

3xRC —

^ПАРАЛЛЕЛЬ

0.065/RC

29

R1=R2=R3=R; C1=C2=C3=C

11.4

4xRC —

^ПАРАЛЛЕЛЬ

0,133/RC

18,6

R1=R2=R3=R4=R; C1=C2=C3=C4=C

11.5

3xRC —

^ПАРАЛЛЕЛЬ

0,39/RC

29

R1=R2=R3=R; C1=C2=C3=C

11.6

4xRC —

^ПАРАЛЛЕЛЬ

0,19/RC

18,6

R1=R2=R3=R4=R; C1=C2=C3=C4=C

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных эле­ментов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтиро­вали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выход­ное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и неслож­ная практическая схемы генераторов с использованием двойно- ю Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 |Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный уси­литель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать по­тенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с рези­сторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потен­циометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удает­ся перестраивать частоту генерации только в области дос­таточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

Рис. 11.7

Рис. 11.8

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсато­ров или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазо­не ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использо­ванием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

!’ис. 11.9

Рис. 11.10

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен- ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 фадусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмитте­ром, вносит необходимый для возникновения генерации фазо­вый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45…60). При значительном снижении напряжения питания и не­оптимальном выборе элементов для задания режима транзисто­ра по постоянному току генерация сорвется.

Рис. 11.11

Рис. 11.12

Рис. 11.13

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по по­строению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре- зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изме­нения напряжения питания.

Рис. 11.14

Рис. 11.15

Так, звуковой генератор (рис. 11.13) работоспособен при изменении напряжения питания в пределах 1…15 В (потребляе­мый ток 2…60 мА). При этом частота генерации изменяется от I кГц (ипит =1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковой индикатор с внешним управлением (рис. 11.14) ткже работает при ипит =1… 15 В; включение/выключение гене­ратора производится подачей на его вход логических уровней единицы/нуля, которые также должны быть в пределах 1…15 В.

Звуковой генератор может быть выполнен и по другой схе­ме (рис. 11.15). Частота его генерации меняется от 740 Гц (ток по­требления 1,2 мА, напряжение питания 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА и 15 В). Более стабильна частота генерации при изменении напря­жения питания в пределах 3… 11 В — она составляет 1,7 кГц+1 %. Фактически этот генератор выполнен уже не на RC-, а на LC-эле- ментах, причем, в качестве индуктивности используется обмотка телефонного капсюля.

Низкочастотный генератор синусоидальных колебаний (рис. 11.16) собран по характерной для LC-генераторов схеме -емкостной трехточки». Отличие заключается в том, что в качест­ве индуктивности использована катушка телефонного капсюля, а резонансная частота находится в диапазоне звуковых колебаний за счет подбора емкостных элементов схемы.

Рис. 11.16

Рис. 11.17

Другой низкочастотный LC-генератор, выполненный по каскодной схеме, показан на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. В качест­ве индуктивности можно воспользоваться универсальной или стирающей головками от магнитофонов, обмотками дросселей или трансформаторов.

RC-генератор (рис. 11.18) реализован на полевых транзи­сторах [Рл 10/96-27]. Подобная схема используется обычно при построении высокостабильных LC-генераторов. Генерация возни­кает уже при напряжении питания, превышающем 1 В. При изме­нении напряжения с 2 до 10 6 частота генерации понижается с 1,1 кГц до 660 Гц, а потребляемый ток увеличивается, соответст­венно, с 4 до 11 мА. Импульсы частотой от единиц Гц до 70 кГц и пыше могут быть получены изменением емкости конденсатора (; I (от 150 пФ до 10 мкФ) и сопротивления резистора R2.

Рис. 11.18

Представленные выше звуковые генераторы могут быть использованы в качестве экономичных индикаторов состояния (включено/выключено) узлов и блоков радиоэлектронной аппа­ратуры, в частности, светоизлучающих диодов, для замены или дублирования световой индикации, для аварийной и тревожной индикации и т.д.

1 комментарий

  1. Юлиян Миленов says:

    БЛАГОДАРЯ!!!!!!!!

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты