2014-02-18
1259
На низких частотах (до 20 кГц) в качестве фазовращающей цепи используются RC-цепи. Это приводит к снижению габаритно-весовых показателей генераторов, т.к. размеры индуктивности на низких частотах довольно велики.
Для увеличения угла, на который будет смещаться фаза сигнала, требуется уменьшать активную составляющую напряжения UR на RC-цепи, т.е. уменьшать активное сопротивление R. Но т.к. выходное напряжение RC-цепочки снимается именно с активного сопротивления R, а UR=Uвых прямо пропорционально R, то ясно, что если сопротивление R уменьшать до 0 (соответствует повороту фазы на 90°), то и выходное напржение станет равным 0(близким к 0), что недопустимо. Поэтому в электронике принято ограничение на максимальный угол поворота фазы, равный 60° (см. векторную диаграмму), и для поворота фазы на 180° используют цепь, состоящую из последовательного соединения 3-х RC-цепочек. Эта цепь может быть двух видов (см. рис.).
В первом случае резонансная (собственная) частота будет определяться из выражения
|
|
|
,
при условии, что
.
Аналогичный переворот фазы на 180 получается при последовательном соединении резисторов и параллельном соединении емкостей. В этом случае резонансная частоты будет определяться:
И в первом, и во втором случаях коэффициент затухания сигнала составит
Следовательно, для обеспечения генерации незатухающих колебаний необходимо, чтобы коэффициент усиления по напряжению транзистрного усилителя был больше или равен 29.
Последующие звенья фазовращающей цепи оказывают шунтирующее действие на предыдущие цепи. Это сказывается на добротности фильтра, и, как следствие, происходит генерация колебаний не на одной частоте, а на нескольких гармониках, т.е. происходит искажение формы гармонического сигнала. Для исключения этого явления используют так называемые прогрессивные цепи ОС, где значения сопротивлений и ёмкости выбирают из условия:
где m – целое число, принимающее значения 4 или 5.
 |
Схема RC-генератора
На схеме:
С1, С2 – разделительные конденсаторы;
- обеспечивают смещение потенциала базы VT1 относительно потенциала эмиттера.
Рабочая точка эмиттерного повторителя на VT1 находится в центре линейного участка (см. рис.) выходной характеристики транзистора VT1. Т.к. VT1 собран по схеме с общим коллектором, он обладает большим входным сопротивлением. Это снижает шунтирующее действие на фазовращающую цепь.
- обеспечивают смещение потенциала базы VT2 относительно потенциала эмиттера в режиме покоя (при отсутствии входного напряжения).
RЭ2, СЭ – обеспечивают температурную стабилизацию режима работы генератора за счёт ООС.
|
|
|
RK – является нагрузкой VT2.
Фазовращающая цепь состоит из 
.
Данный генератор является генератором с самовозбуждением, т.е. при подаче питающего напряжения происходит открывание VT2. Отрицательный потенциал коллектора, пройдя фазовращающую цепь, поворачивается на 180. Этот сигнал подаётся на базу VT1, что обеспечивает открывание VT1 и увеличение положительного потенциала на эмиттере VT1. Этот положительный потенциал подаётся на базу VT2, что способствует дальнейшему открыванию VT2, и рабочая точка VT2 перемещается в область насыщения. В этом случае прекращается дальнейший рост коллекторного тока VT2, и на выход VT1 не подаётся никакого сигнала (
зарядились до насыщения). Это приводит к закрыванию транзистора VT1 и, соответственно, VT2, т.е. происходит обратный процесс. Данный тип генераторов обладает большой нестабильностью частоты генерации. Для стабилизации частоты используют прямой пьезоэлектрический эффект (т.е. применяют кварц). Кварц включают вместо ёмкости фазовращающей цепи. Т.к. эквивалентной схемой замещения кварца является последовательное соединение трёх элементов: индуктивности, ёмкости, активного сопротивления (см. рис.). Lкв незначительно и определяется только индуктивностью выводов кварца; Cкв мала (единицы пФ); Rкв велико (сотни кОм).
