Общие сведения о генераторах

Генераторами называются электронные устройства, формирующие переменное напряжение требуемой формы. В большинстве случаев генератор представляет собой усилительный элемент, охваченный цепью ПОС, которая создает условия для самовозбуждения, а также (в импульсных генераторах) обеспечивает максимальную крутизну фронтов (рис. 5.1). Во многих генераторах используется также ООС для установления рабочей точки усилительного элемента или для стабилизации отдельных параметров колебаний.

Рассмотрим условия, при которых в структуре рис. 5.1 возникает самовозбуждение. Пусть усилитель имеет комплексный коэффициент передачи цепь ПОС – комплексный коэффициент передачи Мысленно разомкнем цепь подачи сигнала ОС на усилитель и оценим величину при подаче на вход усилителя напряжения Незатухающий колебательный процесс в системе возможен, если . Таким образом, коэффициент петлевого усиления должен быть в этом случае равен единице:

(5.1)

Соотношение (5.1) можно представить как совокупность двух условий:

1) условие баланса амплитуд:

; (5.2)

2) условие баланса фаз:

(5.3)

В генераторах синусоидального сигнала условия (5.2) и (5.3) должны выполняться непрерывно, в импульсных генераторах – только во время формирования крутых фронтов.

В зависимости от формы различают генераторы синусоидальных колебаний, импульсные генераторы и генераторы сигналов специальной формы.

По типу используемых усилительных элементов различают транзисторные генераторы, на ОУ, на логических интегральных схемах.

По типу элементов в цепи обратной связи различают LC -генераторы, RC -генераторы и кварцевые генераторы.

Разнообразие генераторов даже одного типа огромно. Наряду с классическими, "узнаваемыми" схемами находят применение нестандартные генераторы, назначение которых при первом взгляде на схему может быть неочевидным.

При выборе схемы генератора необходимо учитывать следующие его свойства:

─ стабильность частоты. Обычно рассматривается раздельно температурная стабильность, измеряемая в процентах или в долях при изменении температуры на 1 °С, и стабильность по напряжению питания U _п, определяемая как относительное изменение частоты при изменении U _п на 1 В. Как правило, стабильность частоты улучшается при повышении U _п. У многих генераторов частота изменяется при замене усилительного элемента;

─ способность к устойчивому самовозбуждению, не зависящему от режимов, условий работы генератора и свойств усилительного элемента;

─ качество воспроизведения формы колебаний;

─ согласование с нагрузкой и зависимость формы и частоты колебаний от величины нагрузки;

─ простота реализации.