Автогенератор на ОУ с использованием моста Вина

Из уравнения баланса амплитуд (Кβ=1) следует, что в стационарном состоянии автогенератора во сколько раз усилитель увеличивает амплитуду сигнала, во столько раз цепь обратной связи уменьшает эту амплитуду. При самовозбуждении произведение Кβ, как правило, много больше единицы из-за большого К. При возрастании амплитуды колебаний усилительные элементы автогенератора входят в нелинейный режим работы. Поэтому с ростом амплитуды колебаний коэффициент усиления усилителя К уменьшается. Коэффициент передачи цепи положительной ОС от амплитуды колебаний, как правило, не зависит, а зависит только от частоты.

В точке А создаются баланс амплитуд:

Кβ=1

И амплитуда колебаний Uус(вых) на выходе усилителя (автогенератора) становится равной стационарной (Uст).

ОУ Э1 охвачен цепью положительной обратной связи (ПОС), образованной мостом Вина. Вход моста подключен к выходу ОУ, а выход моста – к неинвертирующему входу ОУ.

Т.к. входное сопротивление ОУ очень высокое, то такое подключение не нарушает симметрию моста. Ослабление ПОС, вносимое мостом Вина на частоте f0 равно β0 =1/3, следовательно для нормальной работы генератора коэффициент усиления усилителя должен превышать:

Для улучшения формы выходного напряжения в генераторе применяется цепь нелинейной отрицательной обратной связи (ООС), стабилизирующей амплитуду выходного напряжения. Эта цепь состоит из элементов цепи ООС (R1, R2, Д1, Д2) и резистора R3, с которого снимается напряжение на инвертирующий вход ОУ.

Особенность этой ООС состоит в том, что коэффициент передачи ООС возрастает с увеличением амплитуды колебаний, (за счет уменьшения сопротивления диодов Д1, Д2 увеличивается напряжение на резисторе R3) и уменьшается коэффициент усиления усилителя. Поэтому, после включения ОУ под напряжение, амплитуда колебаний растет

(т.к. , а сопротивление диодов ). Однако, с ростом амплитуды, уменьшается сопротивление диодов Д1, Д2 и коэффициент передачи ООС увеличивается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления и стабилизации амплитуды на заданном уровне. Этот уровень регулируется с помощью переменного резистора R3.

В общем виде коэффициент усиления Э1 (если рассматривать его только как усилитель) определяется:

Поскольку , то

откуда

Из этого следует, что на частоте f0

- выполняется, т.к.

Пример автогенератора на ОУ с кварцевой

стабилизацией частоты (на последовательном резонансе)