Rc низький генератор. RC генератори синусоїдальних коливань. Генератори пилкоподібної напруги

RC-генератором називають генератор гармонійних коливань, в якому замість коливальної системи, що містить елементи Lі З, застосовується резистивно-ємнісний ланцюг ( RC-ланцюг), що володіє частотною вибірковістю.

Виняток із схеми котушок індуктивності дозволяє істотно зменшити габарити та масу генератора, особливо на низьких частотах, оскільки зі зниженням частоти різко збільшуються розміри котушок індуктивності. Важливою перевагою RC-генераторів у порівнянні з LC-генераторами є можливість їх виготовлення за інтегральною технологією Однак RC-генератори мають низьку стабільність частоти коливань, що генеруються, обумовлену низькою добротністю RC-ланцюгів, а також погану форму коливань через погану фільтрацію вищих гармонік у спектрі вихідного коливання.

RC-генератори можуть працювати в широкому діапазоні частот (від часток герца до десятків мегагерц), проте знайшли застосування в апаратурі зв'язку та вимірювальної техніки переважно на низьких частотах.

Основи теорії RC-генераторів були розроблені радянськими вченими В. П. Асеєвим, К. Ф. Теодорчиком, Е. О. Сааковим, В. Г. Криксуновим та ін.

RC-генератор зазвичай включає широкосмуговий підсилювач, виконаний на лампі, транзисторі або інтегральній схемі і RC-ланцюг зворотнього зв'язку, Що володіє вибірковими властивостями та визначальну частоту коливань. Підсилювач компенсує втрати енергії в пасивних елементах та забезпечує виконання амплітудної умови самозбудження. Ланцюг зворотного зв'язку забезпечує виконання фазової умови самозбудження тільки на одній частоті. На вигляд ланцюга зворотного зв'язку RC-генератори поділяються на дві групи:

з нульовим фазовим зсувом ланцюга зворотного зв'язку;

зі зсувом фази ланцюга зворотний зв'язок на 180.

Для поліпшення форми генерованих коливань в RC-генераторах застосовують елементи, що мають нелінійність, які обмежують наростання амплітуди коливань. Параметри такого елемента змінюються в залежності від амплітуди коливань, а не від їх миттєвих значень (терморезистор, опір якого залежить від ступеня нагрівання струмом, що проходить через нього). За такого обмеження форма коливань не змінюється, вони залишаються гармонійними й у стаціонарному режимі.

Розглянемо обидва типи RC-Автогенераторів.

Автогенератор зі зсувом фази на 180 ланцюга зворотного зв'язку.

Такий автогенератор ще називають автогенератором із триланковим ланцюгом RC.

У схемах RC-генераторів зі зсувом фази в ланцюзі зворотного зв'язку на 180 використовуються підсилювачі, що інвертують фазу вхідної напруги В якості такого підсилювача може, наприклад, використовуватися операційний підсилювач з входом, що інвертує, однокаскадний підсилювач або багатокаскадний підсилювач з непарним числом інвертуючих каскадів.

Щоб виконувати рівняння балансу фаз, ланцюг зворотний зв'язок має забезпечити фазовий зсув ОС = 180.

Для обґрунтування структури ланцюга зворотного зв'язку відтворимо фазочастотні характеристики найпростіших RC-ланок (рис. 3,4).

Рис. 3 Варіант RC-ланки та його ФЧХ

Рис. 4 Варіант RC-ланки та його ФЧХ

З графіків видно, що одне найпростіше RC-ланка вносить зсув фаз, що не перевищує 90. Тому зсув по фазі величиною 180 можна здійснити шляхом каскадного з'єднання трьох елементарних RC-ланок (рис.5).

Рис. 5 Схеми та ФЧХ триланкових RC-ланцюгів

Елементи RC-ланцюги розраховуються так, щоб на частоті генерації отримати зсув фаз 180. Один з варіантів генератора з триланковим ланцюгом RCпоказано на малюнку 6

Рис. 6 Генератор з триланковим ланцюгом RC

Генератор складається з резистивного підсилювача на транзисторі та ланцюга зворотного зв'язку. Однокаскадний підсилювач із загальним емітером здійснює зсув фази між напругою на колекторі та базі К = 180. Отже, для виконання балансу фаз ланцюг зворотного зв'язку повинен забезпечувати на частоті коливань генерованих ОС = 180.

Проведемо аналіз ланцюга зворотний зв'язок, навіщо складемо систему рівнянь методом контурних струмів.

Вирішуючи отриману систему щодо коефіцієнта зворотного зв'язку, отримаємо вираз

З виразу випливає, що фазовий зсув 180 виходить у тому випадку, коли буде речовинною та негативною величиною, тобто.

отже, генерація можлива на частоті

На цій частоті модуль коефіцієнта зворотного зв'язку

Це означає, що для збудження автоколивань коефіцієнт підсилювача має бути більшим за 29.

Вихідну напругу генератора зазвичай знімають із колектора транзистора. Для отримання коливань гармонійної форми в ланцюг емітера включений терморезистор RТ із позитивним температурним коефіцієнтом опору. При збільшенні амплітуди коливань опір RТ зростає і збільшується глибина негативного зворотного зв'язку в підсилювачі змінного струму, відповідно, падає коефіцієнт посилення. Коли настає стаціонарний режим коливань ( До= 1), підсилювач залишається лінійним та спотворення форми колекторного струму не відбувається.

Автогенератор з нульовим фазовим зсувом ланцюга зворотного зв'язку.

Характерною рисою схем RC-генераторів з нульовим фазовим зсувом в ланцюзі зворотного зв'язку є використання в них підсилювачів, що не інвертують фазу вхідного сигналу Як такий підсилювач може, наприклад, використовуватися операційний підсилювач з неінвертуючим входом або багатокаскадний підсилювач з парним числом каскадів, що інвертують. Розглянемо деякі можливі варіанти ланцюгів зворотного зв'язку, що забезпечують нульовий фазовий зсув (рис. 7).

Рис. 7 Варіанти ланцюгів ОС, що забезпечують нульовий фазовий зсув

Вони складаються з двох ланок, одна з яких представляє RС-ланка з позитивним фазовим зсувом, а друга – з негативним зрушенням фази В результаті складання ФЧХ на певній частоті (частоті генерації) можна отримати фазовий зсув, що дорівнює нулю.

На практиці найчастіше як виборчий ланцюг з нульовим фазовим зсувом застосовують фазобалансний міст, або по-іншому міст Вина (рис. 7 в), застосування якого показано у схемі RC-генератора з нульовим фазовим зсувом, виконаного на операційному підсилювачі(Рис. 8).

Рис. 8 RC-генератор з нульовим фазовим зсувом в ланцюзі ОС

У цій схемі напруга з виходу підсилювача подається на його неінвертуючий вхід через ланцюг зворотного зв'язку, утворений елементами моста. R 1 C 1 та R 2 C 2 . Резистивний ланцюжок RRТ утворює ще один зворотний зв'язок - негативний, який призначений для обмеження наростання амплітуди коливань і збереження їх гармонійної форми. Напруга негативного зворотного зв'язку надходить на вхід, що інвертує, операційного підсилювача. Терморезистор RТ повинен мати негативний температурний коефіцієнт опору.

Коефіцієнт передачі ланцюга зворотного зв'язку

має бути речовинною та позитивною величиною, а це можливо при виконанні рівності

Звідси визначається частота коливань, що генеруються. Якщо R 1 = R 2 =R, C 1 = C 2 = C, то

Амплітудна умова самозбудження на частоті 0 вимагає виконання нерівності

При рівності R 1 = R 2 = Rі C 1 = C 2 = Cкоефіціент посилення До > 3.

Частоту коливань можна змінювати шляхом зміни опорів Rабо ємностей конденсаторів З, що входять до складу мосту Вина, а амплітуда коливань регулюється опором R.

Основна перевага RC-генераторів перед LC-генераторами полягає в тому, що перші легше реалізувати для низьких частот Наприклад, якщо у схемі генератора з нульовим фазовим зсувом у ланцюгу зворотного зв'язку (рис. 8) R 1 = R 2 = 1 МОм, C 1 = C 2 = 1 мкФ, то частота, що генерується

.

Щоб отримати таку ж частоту в LC-генераторі, знадобилася б індуктивність L= 10 16 Гн при З= 1 мкФ, що важко здійснити.

У RC-генераторах можна, змінюючи одночасно величини ємностей З 1 та З 2 , отримати ширший діапазон перебудови частоти, ніж це має місце в LC-генератори. Для LC-генераторів

у той час як для RC-генераторів, при З 1 = З 2

До недоліків RC-генераторів слід віднести той факт, що на відносно високих частотах вони важче реалізуються, ніж LC-генератори Дійсно, величину ємності не можна знизити менше ємності монтажу, а зменшення опорів резисторів призводить до падіння коефіцієнта посилення, що ускладнює виконання амплітудної умови самозбудження.

Перелічені переваги та недоліки RC-генераторів зумовили їх застосування низькочастотному діапазоні з великим коефіцієнтом перекриття по частоті.

Генератором гармонійних коливань називають пристрій, що створює змінну синусоїдальну напругу за відсутності вхідних сигналів. У схемах генераторів завжди використовується позитивний зворотний зв'язок.

Коливання називаються вільними(або власними), якщо вони здійснюються за рахунок спочатку досконалої енергії за подальшої відсутності зовнішніх впливів на коливальну систему (систему, що здійснює коливання). Найпростішим типом коливань є гармонійні коливання - коливання, при яких величина, що коливається, зміняться з часом за законом синуса (косинусу).

Генератори є складовоюбагатьох вимірювальних приладів та найважливішими блокамиавтоматичних систем

Розрізняють аналогові та цифрові генератори. Для аналогових генераторів гармонійних коливань важливою проблемою є автоматична стабілізація амплітуди вихідної напруги. Якщо у схемі не передбачено пристрої автоматичної стабілізації, стійка робота генератора виявиться неможливою. У цьому випадку після виникнення коливань амплітуда вихідної напруги почне постійно збільшуватися, і це призведе до того, що активний елементгенератора (наприклад, операційний підсилювач) увійде до режиму насичення. В результаті напруга на виході відрізнятиметься від гармонійної. Схеми автоматичної стабілізації амплітуди досить складні.

Структурна схема генератора наведено на малюнку нижче:

ІЕ-джерело енергії,

УЕ - підсилювач,

ПІС - ланцюг позитивного зворотного зв'язку,

ООС - ланцюг негативної зворотної зв'язки,

ФК - формувач коливань (LC-контур або фазуючий RС-ланцюг).

за способу отримання коливань генератори поділяють на дві групи: генератори з зовнішнім збудженнямта генератори з самозбудженням. Генератором із зовнішнім збудженням є підсилювач потужності, на вхід якого подаються електричні сигналивід джерела коливань. Генератори із самозбудженням містять формувачі коливань; такі генератори часто називають автогенераторами .

Принцип роботи автогенератора

Він ґрунтується на автоматичному поповненні енергії, яку витрачає формувач коливань.

При цьому має дотримуватися:

-правило балансу амплітуд- добуток коефіцієнта посилення на коефіцієнт зворотного зв'язку має дорівнювати 1.

-правило балансу фаз- воно означає, що коливання виникають на цілком певній частоті, коли відбувається збіг фаз.

За умови дотримання обох умов коливання плавно або різко виникають і автоматично підтримуються із заданим розмахом. При великому фазовому зрушенні коливання гаситимуть одне одного й надалі зникнуть зовсім.

Є багато різновидів схем генераторів синусоїдальних коливань. Генератори для частот від кількох десятків кілогерців і вище містять LC-контури , а генератори для низьких частот, як правило, RС-фільтри .

Схеми LC-генераторів гармонійних коливань.

У генераторах з LC-контурамивикористовуються індуктивні котушки та конденсатори з високою добротністю. Автогенератор - формувач коливань - являє собою один або кілька підсилювальних каскадів з ланцюгами позитивного частотно-залежного зворотного зв'язку; схеми зворотного зв'язку містять коливальні ланцюги Можливі різні варіанти включення коливального ланцюга щодо електродів УЕ: тільки на вході, тільки на виході або одночасно у кількох ділянках схеми. За способами з'єднання LC-елементів з підсилювальних електродами елементів розрізняють трансформаторний зв'язок і так званий триточковий зв'язок - індуктивний або ємнісний. Автогенератор із трансформаторним зв'язком показаний на рис. 1.

Рис. 1. Автогенератор-формувач синусоїдальних коливань із трансформаторним зв'язком.

Коливальний контур, Що складається з котушки Lк і конденсатора, є колекторним навантаженням транзистора V1, Індуктивний зв'язок між виходом і входом підсилювача забезпечується котушкою Lб, приєднаної до бази транзистора. Елементи R1, R2, Re, Се призначені для забезпечення необхідного режиму роботи по постійному струму та його термостабілізації.

Завдяки конденсатору С1 що володіє малим опором на частоті генерації, створюється ланцюг для змінної складової струму між базою та емітером транзистора. Точками позначені початки обмоток Lб і Lк, оскільки необхідно дотримати умову балансу фаз. Умова балансу фаздотримується, якщо приплив енергії відбувається синхронно із зміною знака напруги на контурі; наприклад, у каскаді з транзистором, включеним за схемою з ОЕ, фази вхідного та вихідного сигналів взаємно зрушені на 180° С. Тому кінці котушки Lб треба підключити так, щоб вхідні та вихідні коливання збігалися по фазі. Умова балансу амплітудполягає в тому, що втрати в контурі та навантаженні безперервно поповнюються за рахунок джерела живлення.

Рис. 1а. Робота автогенератора. Перехідні процеси.

Робота антогенератора(Мал. 1а) починається при включенні джерела Ек. Початковий імпульс струму збуджує у контурі LкC коливання із частотою , які могли б припинитися через теплові втрати енергії в активному опорі котушки і конденсатора. Але оскільки між котушками Lб і Lк є індуктивний зв'язок з коефіцієнтом взаємоіндукції М, у базовому ланцюгу виникне змінний струм, що збігається по фазі зі струмом колекторного ланцюга (умова балансу фаз забезпечується раціональним включенням кінців обмотки Lб). Посилені коливання передаються з контуру знову до базового ланцюга, і розмах коливань поступово наростає, досягаючи заданого значення.

Рис. 2. Формувачі синусоїдальних коливань на основі коливального контуру, зібраного за триточковою індуктивною (а) та ємнісною (б) схемою.

Автогенератор, зібраний по триточкової схемипоказаний на рис. 2, а. Коливальний контур, що складається з котушки Lк, що секціонується, і конденсатора Ск, є навантаженням транзистора V1. Котушка Lк розділена на дві частини: один висновок її приєднаний до колектора, другий - до бази транзистора; енергія підводиться до одного із середніх витків цієї котушки. Таке включення забезпечує виконання балансу фаз і відрізняється великою простотою та надійністю. Режим роботи транзистора по постійному струму та його термостабілізація здійснюються за рахунок таких елементів, як і в схемі трансформаторного генератора (див. рис. 1). Ємнісна триточкова схема (рис. 2,б) містить в ємнісній гілки коливального контуру два конденсатори, середня точка між якими з'єднана з емітером транзистора V1. Коливальний контур включений послідовно між джерелом енергії та УЕ. Напруги на конденсаторах мають протилежну полярність щодо загальної точки, завдяки чому забезпечується виконання умови балансу фаз.

Схеми RC-генераторів гармонійних коливань.

RC-автогенераторивикористовуються для генерування коливань інфранізкою та низькою частотою (від часток герца до кількох десятків кілогерц); RС-генератори можуть виробляти коливання та більш високих частот, проте низькочастотні коливання відрізняються більш високою стабільністю.

Рис. 3. Автогенератори синусоїдальних коливань з метою Г-подібних RC-ланок (а) і мостового типу (б).

RC-автогенератор складається з підсилювача (одно-або багатокаскадного) та ланцюга частотно-залежного зворотного зв'язку. Ланцюги зворотного зв'язку виконуються у вигляді «сходових» (рис. 3 а) або мостових (рис. 3 б) RC-схем.

RC-автогенератор з багатоланковий RC-ланцюгом зворотного зв'язку показано на рис. 3 а. Три послідовно з'єднаних фазуючих евену R1C1-R3С3, включених між виходом і входом підсилювального каскаду, утворюють ланцюг позитивного зворотного зв'язку з фільтруючими властивостями. Вона підтримує коливальний процес лише з однієї певної частоті; без RC-елементів однокаскадний підсилювач мав би негативний зворотний зв'язок за напругою. Умова балансу фаз прояв ється в тому, що кожна з RС-ланок повертає фазу сигналу на кут 60 °, а сумарний кут зсуву дорівнює 180 °. Умова балансу амплітуд задовольняється шляхом вибору відповідного коефіцієнта посилення каскаду.

Автогенератор із RC-фільтром мостового типунаведено на рис. 3,б. Два плечі моста - ланки R1C1 і R2C2 - підключені до входу підсилювача 2, що не інвертується (цифра всередині трикутника означає число каскадів). Ці ланки утворюють ланцюг ПІБ. До входу, що інвертує, того ж підсилювача приєднана інша діагональ, складена з нелінійних елементів R3 і rяка створює ланцюг ООС. У цій схемі міст має вибіркову властивість і умова балансу фаз забезпечується при одній частоті (на якій вихідний сигнал моста збігається по фазі з вхідним). Регулювання частоти в даному автогенераторі просте і зручне, причому можливе в дуже широкому діапазоні частот. Її здійснюють зміною чи опорів обох резисторів, чи ємностей обох конденсаторів моста.

Загальний недолік всіх генераторів - чутливість генерованої частоти до зміни напруги живлення, температури, "старіння" елементів схеми.

У цій статті ми розглянемо RC генератор і принцип роботи, докладно розглянемо його схеми, зокрема на операційному підсилювачі.

Опис та принцип роботи

У посібниках з підсилювача ми бачили, що одноступінчастий транзисторний підсилювачможе генерувати 180 o фазового зсуву між вихідним і вхідним сигналами при підключенні в конфігурації типу класу А.

Щоб генератор міг нескінченно витримувати коливання, повинен бути забезпечений достатній зворотний зв'язок правильної фази, тобто «позитивний зворотний зв'язок», а транзисторний підсилювач використовується як каскад, що інвертує, для досягнення цієї мети.

У ланцюги RC-генераторавхід зміщений на 180 o через ступінь підсилювача і на 180 o знову через другий ступінь, що інвертує, що дає нам «180 o + 180 o = 360 o » фазового зсуву, який фактично дорівнює 0 o , тим самим даючи нам необхідний позитивний відгук. Іншими словами, фазовий зсув контуру зворотного зв'язку повинен дорівнювати «0».

У генераторі опору-ємностіабо просто в генераторі RCми використовуємо той факт, що фазовий зсув відбувається між входом у мережу RC і виходом з тієї ж мережі, наприклад, з використанням елементів RC у галузі зворотного зв'язку.

Фазовий ланцюг RC

Схема зліва показує одну мережу резистор-конденсатор, вихідна напруга якої випереджає вхідну напругу на кут менше 90 o . Ідеальна однополюсна RC-ланцюг вироблятиме фазовий зсув точно на 90 o , а оскільки для коливань потрібно 180 o фазового зсуву, в конструкції RC-генераторанеобхідно використовувати як мінімум два однополюсні.

Однак насправді важко отримати рівно 90 o фазового зсуву, тому використовують більше стадій. Величина фактичного фазового зсуву ланцюга залежить від значень резистора і конденсатора, а вибрана частота коливань з фазовим кутом (Φ) задається як:

Де: X C - ємнісний опір конденсатора, R - опір резистора, а - частота.

У нашому простому прикладі вище значення R і C були обрані таким чином, щоб на потрібній частоті вихідна напруга випереджала вхідну напругу під кутом близько 60 o . Потім фазовий кут між кожною наступною ділянкою RC збільшується ще на 60 o, даючи різницю фаз між входом і виходом 180 o (3 x 60 o), як показано на наступній векторній діаграмі.

Потім, з'єднуючи разом три такі RC-мережі послідовно, ми можемо зробити повний фазовий зсув у ланцюзі 180 o на вибраній частоті, і це утворює основи «генератора фазового зсуву», інакше званого RC-генератором .

Ми знаємо, що у схемі підсилювача, що використовує біполярний транзистор або операційний підсилювач, він буде здійснювати зсув фази на 180 o між своїм входом і виходом. Якщо триступенева RC-мережа з фазовим зсувом підключена між цим входом і виходом підсилювача, загальний фазовий зсув, необхідний для регенеративного зворотного зв'язку, складе 3 x 60 o + 180 o = 360 o як показано нижче.

Три каскади RC каскадно з'єднані, щоб отримати необхідний нахил для стабільної частоти коливань. Зсув фази контуру зворотного зв'язку становить -180 o коли фазовий зсув кожного ступеня становить -60 o . Це відбувається, коли ω = 2πƒ = 1.732/RC(Tan 60 o = 1.732). Потім для досягнення необхідного фазового зсуву в ланцюзі генератора RC необхідно використовувати кілька RC-фазозсувних мереж, таких як схема нижче.

Основна схема генератора RC

Базовий RC генератор,також відомий як генератор фазового зсуву, генерує вихідний синусоїдальний сигнал, використовуючи регенеративний зворотний зв'язок, отриману з комбінації резистор-конденсатор. Ця регенеративна зворотний зв'язок від RC-мережі обумовлена ​​здатністю конденсатора накопичувати електричний заряд (аналогічно схемою LC-бака).

Ця мережа зворотного зв'язку резистор-конденсатор може бути підключена, як показано вище, для створення початкового фазового зсуву (мережа з фазовим переходом) або взаємозамінюватися для створення фазового зсуву, що запізнюється (мережа з фазовим запізненням), результат залишається тим же, що і синусоїдальні коливання, які виникають тільки при частоті, на якій загальний фазовий зсув становить 360 o .

Змінюючи один або кілька резисторів або конденсаторів у мережі з фазовим зсувом, можна змінювати частоту, і, як правило, це робиться шляхом підтримки однакових резисторів та використання 3-х значного змінного конденсатора.

Якщо всі резистори R і конденсатори C мережі фазового зсуву рівні за величиною, то частота коливань, створюваних RC-генератором, визначається як:

Де:
r — вихідна частота в герцях
R - опір в омах
C - ємність у Фарадах
N - кількість стадій RC, (N = 3)

Оскільки комбінація резистор-конденсатор в ланцюги RC-генераторатакож діє як атенюатор, створюючи повне згасання -1 / 29th (Vo / Vi = β)на всіх трьох щаблях, посилення напруги підсилювача має бути досить високим, щоб подолати ці втрати RC. Отже, в нашій триступінчастій RC-мережі, наведеній вище, посилення підсилювача теж має бути рівним або більше 29.

Вплив навантаження підсилювача на мережу зворотного зв'язку впливає на частоту коливань і може призвести до того, що частота генератора буде на 25% вище за розрахункову. Потім мережа зворотного зв'язку повинна керуватися від вихідного джерела з високим імпедансом і подаватися на навантаження з низьким імпедансом, як транзисторний підсилювач із загальним емітером, але краще використовувати операційний підсилювач, оскільки він повністю задовольняє цим умовам.

Операційний підсилювач RC генератора

При використанні як RC-генераторів RC-генератори з операційним підсилювачемтрапляються частіше, ніж їхні аналоги на біполярних транзисторах. Ланцюг генератора складається з операційного підсилювача з негативним посиленням і трисекційної RC-мережі, яка генерує зсув фази на 180 o . Мережа з фазовим зсувом підключається від виходу операційного підсилювача назад до його входу, що «інвертує», як показано нижче.

Оскільки зворотний зв'язок підключена до входу, що інвертує, операційний підсилювач, отже, підключений у своїй конфігурації «інвертуючого підсилювача», яка створює необхідний зсув фази на 180 o, тоді як мережа RC виробляє інший зсув фази на 180 o на необхідної частоті (1 о).

Хоча можливо забезпечити каскадне з'єднання тільки двох однополюсних RC-каскадів, щоб забезпечити необхідний зсув фази на 180 o (90 o + 90 o) стабільність генератора на низьких частотах зазвичай погана.

Однією з найважливіших особливостей RC-генераторає його стабільність частоти, яка полягає в його здатності забезпечувати вихідний синусоїдальний сигнал постійної частоти за різних умов навантаження. При каскадному з'єднанні трьох або навіть чотирьох каскадів RC (4 x 45 o) стабільність генератора може бути значно покращена.

Зазвичай використовуються RC-генераториз чотирма каскадами, тому що загальнодоступні операційні підсилювачі поставляються в чотиришарових інтегральних схемах, тому проектування чотириступінчастого генератора з фазовим зсувом 45 o відносно легке.

RC-генератористабільні та забезпечують добре сформований синусоїдальний вихід із частотою, пропорційною 1/RC, і, отже, ширший діапазон частот можливий під час використання змінного конденсатора. Однак RC-генератори обмежені частотними додатками через обмеження смуги пропускання для отримання бажаного зсуву фази на високих частотах.

У наступному уроці про осцилятори ми розглянемо інший тип RC-генератора,званий мостовими осциляторами Wien, який використовує резистори та конденсатори як контур для створення низькочастотного синусоїдального сигналу.

Синусоїдальні генератори

Загальновідомі дві конфігурації. Перша називається генератор із мостом Вина. У цій схемі використовуються два RC ланцюги, одна з послідовними RC компонентами та одна з паралельними RC компонентами. Міст Вина часто використовується в генераторах звукових сигналівоскільки він може легко налаштовуватися двосекційним змінним конденсатором або двосекційним змінним потенціометром (який для генерації на низьких частотах більш доступний, ніж відповідний змінний конденсатор).

Друга загальновідома конструкція називається генератор з подвійним Т-мостом, так як у ній використовуються дві "Т" образні RC ланцюга, включені паралельно. Один ланцюг є Т-подібним R-C-R ланцюгом, який діє як фільтр пропускаючий низькі частоти. Другий ланцюг є Т-подібним C-R-C ланцюгом, яка діє як фільтр пропускає високі частоти. Разом ці ланцюги утворюють міст, який налаштовується на генерацію необхідної частоти.

Інший загальновідомою розробкою є фазозсувний генератор.

Якщо RC генератори використовуються для виробництва неспотвореної синусоїди, вони зазвичай вимагають пристрій деякого виду для управління амплітудою. Багато розробок просто використовують лампочку розжарювання або термістор у ланцюгу зворотного зв'язку. Ці генератори використовують той факт, що опір вольфрамової нитки розжарювання збільшується пропорційно до її температури, термістор працює схожим чином. Добре діюча нижче точки при якій нитка напруження дійсно світиться, збільшення амплітуди сигналу зворотного зв'язку збільшує струм, що протікає в нитки розжарювання, тим самим збільшуючи опір нитки розжарювання. Збільшений опір нитки розжарювання зменшує сигнал зворотного зв'язку, обмежуючи сигнал генератора до лінійної області.

Більш складні генератори вимірюють вихідний рівень і використовують це як зворотний для управління посиленням керованого напругою підсилювача всередині генератора.

Імпульсні генератори

Існує багато пристроїв, які не вимагають від RC генераторів виробляти синусоїду. Найчастіше застосовуються генератори імпульсів прямокутної форми. Мультивібратор є одним із них. Інше схемотехнічне рішення генератора використовується в спеціалізованій інтегральній мікросхемі 555 timer IC, що випускається фірмою Philips. У Радянському Союзі ідея такої побудови генератора імпульсної напруги була реалізована у 80-х роках минулого століття у винаходах за авторськими свідоцтвами №1072261 та №1392617. Відмінною особливістюцих генераторів є те, що, на відміну від "555 timer IC", вони можуть збиратися на стандартних мікросхемах. Багато несинусоїдальних RC генераторів вимагають лише один RC ланцюг.

Див. також

• Електронний генератор

Примітки

Посилання

• http://www.radioland.net.ua/contentid-163.html
• http://www.ref.by/refs/69/27685/1.html Мостовий RC-генератор синусоїдальних коливань з мостом Вина
• http://www.naf-st.ru/articles/generator/rcgen/ Рис.3-Простий генератор з мостом Вина

Wikimedia Foundation. 2010 .

• RBK Money
• RCA 1802

Дивитись що таке "RC-генератор" в інших словниках:

Генератор сигналів- Генератор сигналів - це пристрій, що дозволяє отримувати сигнал певної природи (електричний, акустичний або інший), що має задані характеристики (форму, енергетичні або статистичні характеристики тощо).

Генератор вогнегасного аерозолю- пристрій для отримання вогнегасного аерозолю із заданими параметрами і подачі його в приміщення, що захищається. Джерело: НПБ 88 2001*: Установки пожежогасіння та сигналізації. Норми та правила проектування Дивись також споріднені терміни: 3.4… … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації

Генератор- Ван де Граафа електростатичний прискорювач, в якому для створення високого постійного електричної напругизастосовується механічне перенесення електричних зарядівза допомогою нескінченної стрічки з діелектричного матеріалу. ізотопний… … Терміни атомної енергетики

Генератор із мостом Вина- (Виділений зеленим) на операційному підсилювачі. R1=R2, C1=C2 Генератор із мостом Вина різновид … Вікіпедія

Генератор Макларена- Марсальї генератор псевдовипадкових чисел, який заснований на комбінації двох конгруентних генераторів та допоміжної матриці, за допомогою якої відбувається перемішування двох послідовностей, отриманих від двох генераторів. Генератор був… … Вікіпедія

Генератор Кокрофт - Уолтон- помножувач напруги Кокрофта Волсона використовувався в перших прискорювачах елементарних частинок, які використовувалися при розробці атомної бомби. Даний помножувач, збудований в 1937 році компанією Philips, в даний час розташований у ...

генератор- Джерело, розподільник; хуй; агрегат, стимулятор, релаксатор, магнето, альтернатор, мазер, іразер Словник російських синонімів. генератор сущ., кіль у синонімів: 63 автогенератор (1) … Словник синонімів

Генератор псевдовипадкових чисел- (ГПСЧ, англ. Pseudorandom number generator, PRNG) алгоритм, що породжує послідовність чисел, елементи якої майже незалежні один від одного і підпорядковуються заданому розподілу (зазвичай рівномірному). Сучасна інформатика… … Вікіпедія

Генератор Пірсу- названий на честь його винахідника Джорджа Пірса (1872–1956). Генератор Пірса є похідним від генератора Колпітца. У схемі використовується мінімум компонентів: один цифровий інвертор, один резистор, два конденсатори та кристал кварцу, який… … Вікіпедія

ГЕНЕРАТОР- (Лат. generator, від genus, generis рід). 1) родоначальник. 2) котел у парових машинах. 3) машина отримання електричного струму. 4) прилад, що робить штучний лід. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н. Словник іноземних слів російської мови

генератор опорного сигналу- НДП. генератор фази опорний генератор фазорегулятор еталонний генератор фази Пристрій для отримання сигналу, що визначає кутове положення ротора. [ГОСТ 19534 74] Неприпустимі, нерекомендовані генератор фазиопорний… … Довідник технічного перекладача

T рем основними типами електронних генераторів сигналів синусоїдальної форми є LC генератори, кварцові генератори та RC генератори.
LC генератори використовують коливальний контур з конденсатора та котушки індуктивності, з'єднаних або паралельно, або послідовно, параметри яких визначають частоту коливань. LC генератори використовують в основному в діапазоні радіочастот. На низьких (звукових) частотах зручніше застосовувати RC генератори, у яких завдання частоти коливань використовуються резистивно - ємнісний ланцюг.

LC генератори синусоїдальних коливань.

Основними типами LC генераторів є генератор Хартлі та генератор Колпітца.

Генератор Хартлі.

У генераторі Хартлі, або як ще називають цю схему - індуктивної триточкипозитивний зворотний зв'язок, необхідний виникнення коливань береться з відведення котушки індуктивності(L1 - L2) коливального контуру.

Генератор Колпітца.

У генераторі Колпітца (ємнісної триточки) позитивний зворотний зв'язок знімається із середньої точки складової ємності (C1 - C2) коливального контуру. Генератор Колпітца більш стабільний, ніж генератор Хартлі і частіше використовується. Коли потрібна висока стабільність, використовують кварцові генератори.

Кварц - це матеріал, здатний перетворювати механічну енергію на електричну і навпаки. Якщо до кристала кварцу прикласти змінну напругу, він почне коливатись, у такт із його частотою. Кожен кристал має власну резонансну частоту, яка залежить від його розмірів і структури. Чим ближче частота прикладеної напруги до резонансної частоти, тим вище інтенсивність коливань. Для виготовлення резонатора кварцового на кристалічну пластинку кварцу наносять металеві електроди.

Схема кварцового генератора Хартлі з паралельним зворотним зв'язком.

Кварц послідовно включений в ланцюг зворотного зв'язку. Якщо частота коливального контуру відхиляється від частоти кварцу, хвильовий опір (імпенданс) кварцу збільшується, зменшуючи величину зворотного зв'язку з коливальним контуром. Коливальний контур повертається на частоту кварцу.

Генератор Пірса.

Дуже популярна схема, оскільки в ній не використовуються котушки індуктивності.

Верхня межа резонансу кварцу становить 25 МГц. Якщо потрібний стабільний генератор на вищій частоті використовують схему Батлера. Коливальний контур налаштовується на частоту кварцу або частоту однієї з його непарних гармонік (третьої або п'ятої).

Використання будь-яких матеріалів цієї сторінки, допускається за наявності посилання на сайт