Электронный генератор синусоидальных колебаний

Электронные генераторы.

В электронных генераторах энергия источника постоянного напряжения преобразуется в энергию сигналов заданной формы. Различают электронные генераторы синусоидальных колебаний и импульсные электронные генераторы

.

Общая структурная схема электронного генератора синусоидальных колебаний приведена на рис. 10.17.

Рис.10.17. Структурная схема электронного генератора сигналов.

Характерной особенностью генератора является отсутствие входа для внешнего сигнала. Генератор преобразует энергию источника И (как правило - источник постоянного напряжения) в электрические колебания с помощью усилителя K, с цепью обратной связи β. Здесь символы с подчеркиванием – обозначения комплексных коэффициентов передачи.

Электрическое состояние генератора синусоидальных колебания на рис. 10.17 описывается простыми соотношениями:

- комплексный коэффициент усиления

K = U _вых/ U _вх = Ke^{j φ}

- коэффициент ОС

β = U _ос/ U _вых = β e^{j ψ}

Та к как U _ос= U _вх., то условие возникновения и существования колебаний:

K β =1.

Из этого комплексного уравнения следуют два уравнения:

- для модулей

K β=1 (условие баланса амплитуд) и

- для аргументов

ψ+φ=2π n,

где n=0,1,… (условие баланса фаз).

На рис. 10.18 приведены схема и осциллограммы для демонстрационного примера demo10_7 – LC- генератора синусоидальных колебаний на биполярном транзисторе.

Рис.10.18. demo10_7. Схема генератора Колпитца.

В этой схеме нагрузкой генератора является параллельный колебательный контур (C3,C4,R5,L2). Часть его напряжения (напряжение обратной связи), которая образуется на конденсаторе C4, подается на базу транзистора. Это напряжение противофазно напряжению на коллекторе. Усилительный каскад инвертирующий. Таким образом обеспечивается баланс фаз (180⁰ +180⁰ =360⁰). Баланс амплитуд обеспечивается соответствующим коэффициентом усиления каскада. На осциллограмме видно, что колебания возникают и развиваются примерно на 32мкс. Далее их рост ограничивается нелинейным участком амплитудной характеристики усилителя. Синусоидальность колебаний обеспечивается фильтрующими свойствами колебательного контура. Описанный генератор обладает невысокими качествами, - частота колебаний нестабильная.

Для стабилизации частоты и улучшения формы сигнала в колебательный контур генератора включают кварцевые резонаторы, обладающие высокостабильными свойствами.

Современные генераторы синусоидальных колебаний строят на операционных усилителях.

В следующем демонстрации demo10_8 показан пример такого генератора, (рис.10.19)

Рис.10.19. demo10_8. Генератор синусоидальных колебаний с ОУ.