Генератор с мостом Вина

January 24, 2012 by admin Комментировать »

является наиболее популярной схемой генератора звуковых частот. Он обладает достаточно хорошей стабильностью частоты и может давать очень малые искажения; кроме того, он легко перестраивается. На рис. 12.3 показана простейшая схема генератора с мостом Вина, где в качестве усилителя используется ОУ 741. Частотно-зависимое плечо моста Вина содержит цепи RXCX и R2C2, через которые на вход усилителя проходит сигнал положительной обратной связи, в то время как сигнал отрицательной обратной связи подан через резистор R3 и лампу накаливания.

Сначала полезно посмотреть на выделенную часть моста Вина, показанную на рис. 12.4, а, где она наглядно изображена в виде делителя напряжения. Пользуясь эквивалентной схемой этого делителя (рис. 12.4, б), можно написать выражение для коэффициента ослабления:

В схеме на рис. 12.3 RC = 1,5 х 10~4 с и/0 « 1000 Гц. На резонансной частоте моста Вина^ сдвиг фазы равен нулю, поскольку равна нулю мнимая часть, и остается ослабление

Следовательно, для того чтобы в генераторе с мостом Вина установились колебания, усилитель должен иметь коэффициент усиления больше 3. В подразд. 12.2.1 мы видели, что генератор с фазовращателем дает несколько искаженную форму сигнала, поскольку единственным фактором, ограничивающим амплитуду выходного сигнала, является нелинейность самого усилителя. В схеме с мостом Вина этот вопрос решается легко: относительно низкий требуемый коэффициент усиления означает, что можно применить сильную отрицательную обратную связь и средство стабилизации амплитуды непосредственно ввести в петлю обратной связи. В схеме на рис. 12.3 делитель цепи обратной связи содержит резистор R3 с сопротивлением 100 Ом и 6-вольтовую лампу накаливания с током 0,04 А. Хорошо известно, что при нагревании нити лампы ее сопротивление изменяется чрезвычайно сильно. В нашей схеме, по мере увеличения выходного напряжения, нить лампы нагревается, а поскольку это так, то увеличивается отрицательная обратная связь из-за увеличения сопротивления нити лампы. Когда сопротивление лампы становится равным 50 Ом, коэффициент усиления принимает значение А = (100 + 50)/50 = 3 и выполняется следующее из теории условие установления колебаний. С указанной лампой это состояние достигается при напряжении на выходе генератора, имеющем полный размах примерно 4 В. Любая тенденция дальнейшего увеличения выходного напряжения предотвращается лампой, сопротивление которой стало бы возрастать, в результате чего коэффициент усиления усилителя уменьшился бы. Меняя величину сопротивления R3, регулируют выходное напряжение, но амплитуда колебаний на выходе ОУ 741 ограничена тем фактом, что сопротивление цепи обратной связи значительно меньше рекомендуемой минимальной величины нагрузки на выходе ОУ. Тем не менее схема дает очень неплохие результаты.

Кроме лампы в качестве стабилизирующего элемента используют тер- мистор с отрицательным температурным коэффициентом, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры. Термистор ставится на место резистора R3, а лампа заменяется резистором, сопротивление которого выбирается в соответствии с сопротивлением термистора при требуемой амплитуде выходного напряжения генератора. Сопротивление термистора можно определить из справочных данных. У имеющихся термисторов сопротивления относительно велики, и этим обеспечивается большая гибкость при проектировании, чем в случае с лампой. Применение термисторов является наиболее распространенным методом стабилизации амплитуды.

Третьим методом стабилизации амплитуды, который также широко используется, является применение полевого транзистора, работающего как управляемый напряжением резистор. В этом случае выходное напряжение генератора должно быть выпрямлено и отфильтровано перед подачей на затвор полевого транзистора. Этот метод более сложный, чем вариант с использованием простого термистора, но он позволяет управлять постоянной времени стабилизации. Постоянная времени может иметь решающее значение, если требуется минимальное «дрожание» амплитуды одновременно с малыми искажениями. Слишком малая постоянная времени приведет к тому, что регулятор попытается на низких частотах сгладить сигнал в каждом периоде, вызывая искажения, тогда как при слишком большой постоянной времени испытывается терпение пользователя, когда он ожидает установления амплитуды колебаний после изменения частоты.

В промышленных генераторах перестройка частоты выходного сигнала достигается, как правило, применением в качестве резисторов Rx и R2 сдвоенного потенциометра и переключением пар конденсаторов для разных диапазонов частот.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

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