2017-12-14
1281
Генераторы являются существенной частью большого числа электронных устройств. Практически вся современная электроника немыслима без использования каких-либо генераторов. Источник регулярных колебаний необходим в любом периодически действующем измерительном приборе, в устройствах, инициирующих измерения или процессы, и вообще в любом приборе, работа которого связана с периодическими состояниями или периодическими колебаниями. Так, например, генераторы гармонических или специальных колебаний используются в универсальных измерительных приборах, в осциллографах, радиоприемниках, ЭВМ, в любом периферийном устройстве ЭВМ (магнитная лента, магнитный или оптический диск, устройство печати), почти в любом цифровом приборе (счетчики, таймеры, калькуляторы и любые приборы с “многократной разверткой”) и во множестве других устройств. Сказанное подтверждает важность глубокого усвоения материала данного раздела.
Несмотря на большое разнообразие схемных и конструктивных решений автогенераторов (АГ), в основу их работы положен общий принцип: колебания будут незатухающими, если выполняются два условия:
|
|
|
1) условие баланса амплитуд (потери в колебательной системе /в подшипнике маятника, качелей; в колебательном LC -контуре/ и в других цепях должны быть полностью восполнены энергией от источника питания).
Это условие аналитически выражается зависимостью:
b·К ³ 1,
где b – коэффициент передачи цепи обратной связи;
К – коэффициент усиления усилителя без обратной связи;
2) условие баланса фаз (восполнение потерь энергии должно осуществляться в строго определенные моменты времени, когда колебательный процесс сменил направление). Это условие достигается при наличии положительной обратной связи между выходом и входом усилителя, которая отражается зависимостью:
S j = j ВХ + j ОС = 0; 2p; 4p; …,
означающей, что на частоте генерации фазы сигнала обратной связи и входного сигнала должны совпадать.
Изучая данный материал, необходимо разобраться в особенностях построения различных генераторов гармонических колебаний и схемных решениях, обеспечивающих выполнение рассмотренных выше условий
Стабильность частоты АГ определяется стабильностью параметров его формирователя колебаний (колебательного LC -контура, фазирующей RC-цепи, частотозависимого фильтра). Очевидно, что разобравшись в механизме воздействия внешних факторов на эти параметры, можно решить и обратную задачу – найти способы устранения (уменьшения) их изменений и, следовательно, стабилизации частоты АГ. Изучая кварцевую стабилизацию АГ, следует уяснить, что кварцевая пластинка, как электромеханическая колебательная система, обладает исключительной стабильностью параметров и ярко выраженным резонансом в очень узком (практически нулевом) диапазоне частот. Именно на частоте её резонанса и создаются условия стабильной автогенерации.
|
|
|
Материал данного раздела изложен в источниках [9,10, 23, 21].
Вопросы для самоконтроля
1. Приведите примеры электронных устройств, в которых используются автогенераторы синусоидальных колебаний.
2. Чем отличаются электронные автогенераторы от усилителей?
3. Назовите основные элементы схемы автогенератора типа LС.
Найдете правильный ответ:
- фазовращающая цепочка;
- транзистор;
- последовательный колебательный контур;
- источник питания;
- параллельный колебательный контур;
- элемент обратной связи.
4. Чем определяется частота генерируемых колебаний в RC -генераторе?
5. Объясните физический смысл условия баланса фаз.
6. Объясните физический смысл условия баланса амплитуд.
7. Что такое колебательная характеристика автогенератора?
8. Какое из указанных выражений соответствует выполнению условий самовозбуждения автогенератора? Найдите правильный ответ:
1) b = К; 2) bК < 1; 3) bК > 1; 4) К ООС = К/(1-bК)
9. Чем ограничивается амплитуда колебаний в LC - генераторе?
10. Составьте индуктивную трехточечную схему транзисторного автогенератора с параллельным питанием и объясните назначение ее элементов.
11. Составьте схему транзисторного кварцевого автогенератора и объясните ее работу.
12. Почему количество звеньев в фазовращающей цепочке автогенератора типа RC должно быть не менее трех?
13. Составьте векторную диаграмму работы трехзвенной фазовращающей цепи.
14. Работа автогенератора типа LC начинается в момент включения источника питания и объясняется появлением затухающих колебаний в контуре, которые затем поддерживаются и усиливаются цепью положительной обратной связи. В генераторе типа RC нет колебательного контура. Каким же образом возникают колебания?
