double arrow

Генераторы синусоидальных колебаний на ОУ

На рисунке 5.11 представлена простейшая схема генератора синусоидальных колебаний на ОУ. В этой схеме, в цепи положительной обратной связи включена последовательно–параллельная цепочка R4, С2, R3, C1 (см. раздел 5.4), соединяющая выход ОУ с плюс–входом. На частоте условного резонанса по рисунку 5.7 удовлетворяется равенство, поэтому возникает установившееся синусоидальное колебание. Известно, что модуль условного резонанса последовательно–параллельной цепи в лучшем случае достигает величины, равной 1/3, поэтому для удовлетворения необходимо, чтобы модуль коэффициента усиления операционного усилителя не намного превышал цифру 3. Так как реальный коэффициент усиления ОУ составляет примерно 100000 единиц по напряжению (без отрицательной обратной связи), то его необходимо уменьшить до 4…5 единиц, это уменьшение произведено включением цепи ООС между выходом и минус–входом через потенциометр R2. Резистор R1 устанавливает, какая часть выходного напряжения ОУ выделяется на инвертирующем (минус) входе ОУ. Коэффициент усиления инвертирующего включения ОУ определяется из соотношения:

.

Знак минус в этом соотношении означает инвертирующее включение, т.е. противофазность входного и выходного сигналов (если анализируются периодические колебания). Для нормальной (без перегрузки) работы схемы желательно, чтобы токи, ответвляющиеся в выхода ОУ в цепи обратной связи не превышали десятую часть от допустимой величины (по справочнику). Зная выбранный ОУ и его допустимый выходной ток рассчитываем R2 и R1, учитывая, что их отношение должно составлять четыре–пять единиц по напряжению. ООС не только устанавливает необходимое соотношение, но и стабилизирует схему в целом. R2 выполнен в виде потенциометра для регулировки W (устанавления).

Резисторы R3, R4 рассчитываются также из условия отсутствия перегрузки ОУ (надо иметь в виду, что к выходу ОУ предполагается подключение нагрузки). По отдельным и общей характеристикам рисунка 5.7 рассчитываются условная резонансная частота, величины емкостей конденсаторов С1, С2. В литературе по электронике имеется формула для расчета резонансной частоты:

,

где g3, g4 – проводимости, обратные величины сопротивлений R3, R4.

В итоге, в схеме рисунка 5.9 удовлетворяются четыре условия для генерирования синусоидальных колебаний:

1 Есть ПОС (баланс фаз)

2 Удовлетворяется соотношение регулятором R2 – баланс амплитуд.

3 Колебательность устанавливается комплексными корнями, описывающими последовательно–параллельную цепь C1, C2, R3,R4.

4 В качестве нелинейности, удерживающей и стабилизирующей соотношение используется “насыщение” ОУ. Поэтому, вследствие наличия нелинейности на выходе схемы не совсем идеальная синусоида, как и в случае других любых генераторов синусоидальных колебаний с ПОС, но с этим обстоятельством приходится как–то мирится.

Кроме последовательно–параллельной цепи в схемах генераторов синусоидальных колебаний на ОУ могут быть применены R и C параллели (рисунок 5.6), кварцы, LC–контура. Кварцы могут быть введены как в цепи отрицательной, так и в цепи положительной обратной связи. Из раздела о кварцах известно, что в области механической вибрации кварца на какой то выбранной гармонике имеются две частоты, расположенные почти рядом, для одной из них его сопротивление минимально, для другой – максимально. Следовательно, если применять кварц, то его надо включать (вводить в схему генератора) таким образом, чтобы на частоте генерации отрицательная обратная связь ослаблялась, а ПОС – наоборот – усиливалась. И генератор сам выберет нужную частоту после включения (автоматически).Необходимо только помнить, что еще дополнительно к кварцу необходимо вводить фильтр нижних частот (тогда генерация будет происходить на первой гармонике), или LC–контур, который “выберет” соответствующий номер гармоники.

Рисунок 5.11 — Генератор синусоидальных колебаний на ОУ

6 Цифроаналоговые и аналого–цифровые преобразователи

Предназначены для преобразования цифровых или аналоговых сигналов, для сопряжения с микроконтроллерами, компьютерами.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: