Milyen esetekben használják az rc típusú oszcillátort. RC generátorok

RC-generátort harmonikus rezgések generátorának nevezzük, amelyben elemeket tartalmazó oszcillációs rendszer helyett Lés VAL VEL, rezisztív-kapacitív áramkört használnak ( RC-lánc), amely frekvenciaszelektivitással rendelkezik.

Az induktorok kizárása az áramkörből lehetővé teszi a generátor méretének és tömegének jelentős csökkentését, különösen alacsony frekvenciákon, mivel az induktorok méretei meredeken nőnek a frekvencia csökkenésével. Fontos előny RC-generátorokhoz képest LC- a generátorok képesek gyártani őket integrált technológia segítségével. de RC- a generátorok alacsony minőségi tényezője miatt a generált rezgések frekvenciájának stabilitása alacsony RC- áramkörök, valamint az oszcilláció rossz formája a kimeneti oszcilláció spektrumában a magasabb harmonikusok rossz szűrése miatt.

RC- a generátorok széles frekvenciatartományban működhetnek (a hertz töredékétől a több tíz megahertzig), azonban elsősorban alacsony frekvencián találtak alkalmazást kommunikációs berendezésekben és mérőberendezésekben.

Az elmélet alapjai RC A generátorokat V. P. Aseev, K. F. Teodorchik, E. O. Saakov, V. G. Kriksunov és mások szovjet tudósok fejlesztették ki.

RC- a generátor általában lámpán, tranzisztoron vagy integrált áramkörön készült szélessávú erősítőt tartalmaz, és RC- egy szelektív tulajdonságokkal rendelkező és a rezgések frekvenciáját meghatározó visszacsatoló áramkör. Az erősítő kompenzálja a passzív elemek energiaveszteségét és biztosítja az amplitúdós öngerjesztési feltétel teljesülését. A visszacsatoló hurok biztosítja, hogy az öngerjesztési fázisfeltétel csak egy frekvencián teljesüljön. A visszacsatoló áramkör típusa szerint RC- A generátorok két csoportra oszthatók:

nulla fáziseltolással a visszacsatoló hurokban;

a visszacsatoló áramkör fáziseltolása 180-al.

A keletkező rezgések alakjának javítására RC-generátorok nemlinearitású elemeket használnak, amelyek korlátozzák a rezgések amplitúdójának növekedését. Egy ilyen elem paraméterei a rezgések amplitúdójától függően változnak, és nem azok pillanatnyi értékétől (termisztor, amelynek ellenállása a rajta áthaladó áram melegítési fokától függ). Ilyen korlátozás mellett a rezgések formája nem változik, stacionárius üzemmódban is harmonikusak maradnak.

Vegye figyelembe mindkét típust RC- autogenerátorok.

Oszcillátor 180 fáziseltolással a visszacsatoló áramkörben.

Az ilyen autogenerátort háromtagú lánccal rendelkező autogenerátornak is nevezik. RC.

A sémákban RC- generátorok, amelyek fáziseltolása a visszacsatoló áramkörben 180-kal, erősítőket használnak, amelyek megfordítják a bemeneti feszültség fázisát. Ilyen erősítő lehet például invertáló bemenetű műveleti erősítő, egyfokozatú erősítő, vagy többfokozatú erősítő páratlan számú invertáló fokozattal.

Ahhoz, hogy a fázisegyenlet teljesüljön, a visszacsatoló áramkörnek OC = 180 fáziseltolást kell biztosítania.

A visszacsatoló hurok felépítésének alátámasztására reprodukáljuk a legegyszerűbb fázis-frekvencia karakterisztikát. RC-linkek (3.4. ábra).

Rizs. 3. lehetőség RC-link és az FFC

Rizs. 4. lehetőség RC-link és az FFC

A grafikonokból látható, hogy az egyik legegyszerűbb RC-link 90-et meg nem haladó fáziseltolást vezet be. Ezért 180-as fáziseltolást lehet végrehajtani három elemi kaszkádozással RC-linkek (5. ábra).

Rizs. 5 A három kapcsolat vázlatai és fázisjellemzői RC- láncok

Az elemek RC-áramkörök kiszámítása úgy történik, hogy a generálási frekvencián 180-os fáziseltolást kapjunk.. A generátor egyik változata háromlinkes áramkörrel RC a 6. ábrán látható

Rizs. 6 Generátor háromlengős lánccal RC

A generátor egy rezisztív tranzisztoros erősítőből és egy visszacsatoló áramkörből áll. Egy egyfokozatú, közös emitterrel rendelkező erősítő fáziseltolódást végez a kollektor feszültsége és a bázis között K = 180. Ezért a fázisegyensúly végrehajtásához a visszacsatoló áramkörnek a generált rezgések OC frekvenciáján kell gondoskodnia. = 180.

Elemezzük a visszacsatoló hurkot, amelyhez a hurokáram módszerrel egyenletrendszert állítunk össze.

A kapott rendszert a visszacsatolási együttható tekintetében megoldva megkapjuk a kifejezést

A kifejezésből következik, hogy a 180-os fáziseltolódást abban az esetben kapjuk meg, ha valós és negatív érték, pl.

ezért olyan frekvencián lehetséges a generálás

Ezen a frekvencián a visszacsatolási együttható modulja

Ez azt jelenti, hogy az önrezgések gerjesztéséhez az erősítő együtthatójának 29-nél nagyobbnak kell lennie.

A generátor kimeneti feszültségét általában a tranzisztor kollektorából veszik. A harmonikus rezgések eléréséhez az emitter áramkörbe termisztort kell beépíteni R T pozitív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval. A rezgések amplitúdójának növekedésével az ellenállás R A T növekszik és a negatív visszacsatolás mélysége az AC erősítőben növekszik, az erősítés csökken. Ha stacionárius rezgési mód lép fel ( NAK NEK= 1), az erősítő lineáris marad, és nincs torzítás a kollektoráram hullámformájában.

Oszcillátor nulla fáziseltolással a visszacsatoló áramkörben.

Az áramkörök jellemző tulajdonsága RC-a visszacsatoló hurokban nulla fáziseltolású generátorok olyan erősítők alkalmazása bennük, amelyek nem invertálják a bemeneti jel fázisát. Ilyen erősítő lehet például egy műveleti erősítő nem invertáló bemenettel vagy egy többfokozatú erősítő páros számú invertáló fokozattal. Tekintsünk néhány lehetséges lehetőséget a nulla fáziseltolást biztosító visszacsatoló áramkörökre (7. ábra).

Rizs. 7 Nulla fáziseltolást biztosító visszacsatoló áramkörök változatai

Két linkből állnak, amelyek közül az egyik képviseli RС- egy kapcsolat pozitív fáziseltolással, és a második - negatív fáziseltolással. A fázisválasz adott frekvencián (generációs frekvencián) történő összeadása eredményeként nulla fáziseltolódás érhető el.

A gyakorlatban nulla fáziseltolású szelektív áramkörként leggyakrabban a fáziskiegyenlített híd, vagy más módon a bécsi híd (7. c. ábra), melynek alkalmazását a diagram mutatja. RC-a műveleti erősítőn készült nulla fáziseltolású generátor (8. ábra).

Rizs. nyolc RC- generátor nulla fáziseltolással az operációs rendszer áramkörében

Ebben az áramkörben az erősítő kimenetének feszültsége a Wien-híd elemei által kialakított visszacsatoló áramkörön keresztül annak nem invertáló bemenetére kerül. R 1 C 1 és R 2 C 2. Ellenállás lánc RR A T egy másik visszacsatolást képez - negatívat, amelynek célja az oszcillációk amplitúdójának növekedése korlátozása és harmonikus formájuk megőrzése. A negatív visszacsatoló feszültség a műveleti erősítő invertáló bemenetére kerül. Termisztor R T-nek negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval kell rendelkeznie.

Feedback Loop Gain

valódinak és pozitívnak kell lennie, és ez akkor lehetséges, ha az egyenlőség

Innen határozzuk meg a generált rezgések frekvenciáját. Ha R 1 = R 2 =R, C 1 = C 2 = C, azután

Az öngerjesztés amplitúdófeltétele 0 frekvencián megköveteli az egyenlőtlenség teljesülését

Az egyenlőséggel R 1 = R 2 = Rés C 1 = C 2 = C nyereség NAK NEK > 3.

A rezgési frekvencia az ellenállások változtatásával változtatható R vagy kondenzátorok VAL VEL, amelyek a Wien híd részét képezik, és az oszcillációk amplitúdóját az ellenállás szabályozza R.

Fő előnye RC-generátorok előtt LC-generátorok abban rejlik, hogy az előbbiek könnyebben megvalósíthatók alacsony frekvenciákon. Például, ha egy generátor áramkörben nulla fáziseltolással a visszacsatoló áramkörben (8. ábra) R 1 = R 2 = 1 MOhm, C 1 = C 2 = 1 μF, akkor a generált frekvencia

.

Hogy ugyanazt a frekvenciát kapja be LC-generátor, induktivitás kellene L= 10 16 H at VAL VEL= 1 μF, ami nehezen kivitelezhető.

V RC-generátoroknál a kapacitások értékeinek egyidejű változtatásával lehetséges VAL VEL 1 és VAL VEL 2, kapjon szélesebb frekvencia-hangolási tartományt, mint a helyzet LC- generátorok. Mert LC- generátorok

míg azért RC-generátorok, at VAL VEL 1 = VAL VEL 2

A hátrányokhoz RC-generátorok annak tudható be, hogy viszonylag magas frekvenciákon nehezebb megvalósítani, mint LC- generátorok. Valójában a kapacitás értéke nem csökkenthető a szerelési kapacitásnál kisebbre, és az ellenállások ellenállásának csökkenése az erősítés csökkenéséhez vezet, ami megnehezíti az öngerjesztés amplitúdófeltételének teljesítését.

A felsorolt ​​előnyök és hátrányok RC-generátorok okozták alkalmazásukat az alacsony frekvenciás tartományban, nagy frekvenciaátfedési együtthatóval.

A legelterjedtebb kétféle fázisváltó áramkör: az úgynevezett létra (3. ábra, a, b) és a Wien-híd (3. ábra, c).

Rizs. 3. Három láncszem RСáramkörök (a, b) és Wien hídáramkör (c)

A létraláncok általában három soros csatlakozást képviselnek RC linkek, amelyek mindegyike azonos elemekkel ( R 1 = R 2 = R 3 = R és C 1 = C 2 = C 3 = C ) 60°-os fáziseltolást biztosít a jelben. Ennek eredményeként a kimeneti feszültség 180 ° -kal eltolódik a bemeneti feszültséghez képest. Attól függően, hogy a láncelemek közül melyik a végleges, ezek is el vannak nevezve VAL VEL -párhuzamos (3. ábra, a), ill R -párhuzamos (3. ábra, b). Az oszcilláció gerjesztéséhez az erősítőnek 180 °-os fáziseltolással is rendelkeznie kell, azaz. invertálónak kell lennie. A létraáramkört az erősítő invertáló bemenetére kell kötni.

A generátor frekvenciáját az időállandó határozza meg RC láncok. A generált szinuszos rezgések frekvenciája ezeknél az áramköröknél a feltételek mellett R 1 = R 2 = R 3 = R és C 1 = C 2 = C 3 = C a következő képletekkel számítjuk ki:

A sémához VAL VEL -párhuzamos

a rendszer számára R -párhuzamos

Az amplitúdók egyensúlyának biztosítása érdekében az erősítő erősítésének meg kell egyeznie a fázisváltó áramkör által bevezetett csillapítással, amelyen keresztül a kimenet feszültsége belép az erősítő bemenetére, vagy meg kell haladnia azt. A számítások azt mutatják, hogy a fenti áramköröknél a csillapítás 210. Ezért az azonos láncszemekkel rendelkező háromláncú fázisváltó láncokat használó áramkörök csak akkor tudnak szinuszos rezgést generálni frekvenciával, ha az erősítő erősítése meghaladja a 210-et. Híd (lánc) Borok (ábra) 3 , c) kettőből áll RС linkeket. Az első link egy soros kapcsolatból áll Rés VAL VELés ellenállása van

A második láncszem ennek párhuzamos kapcsolatából áll R és VAL VEL és ellenállása van

A pozitív visszacsatolási kapcsolat átviteli arányát a kifejezés határozza meg

honnan a helyettesítés után Z1 és Z2 , megtalálja

Ha a feltétel teljesül

akkor a fáziseltolódás is nulla lesz.

Ebben az esetben a generátor frekvenciája a képlettel határozható meg

Így a Wien-híd a „kvázi rezonancia” frekvencián nem hoz létre fáziseltolást, és csillapítása 1/3. Ezért az erősítő pozitív visszacsatoló áramkörébe kell beépíteni a Wien hidat, amelynek az erősítési tényezője az áramkör nyitott állapotában OS legalább 3-nak kell lennie. Egyfokozatú erősítő áramkörök alkalmazása ebben az esetben lehetetlen. Közös emitterrel vagy közös forrással rendelkező fokozatokban a bemeneti és kimeneti jelek közötti fáziseltolás az 180 ° , ami kizárja azok használatát, mert ebben az esetben a fázisegyensúly feltétele sérül. A közös kollektoros vagy közös forrású áramkörök, bár nem fordítják meg a jel fázisait, egységnyi feszültségerősítéssel rendelkeznek, aminek következtében az amplitúdóegyensúly feltétel teljesítése lehetetlen. A közös alappal vagy közös kapuval rendelkező erősítő fokozatok bemeneti impedanciája nagyon alacsony, ami visszacsatolás esetén söntöli a kimenetét, csökkentve az erősítést. Ezért az egyensúlyi feltétel teljesítése nagyon nehéznek bizonyul. Ezért a diszkrét elemeken alapuló generátor felépítésénél kétfokozatú erősítőt használnak.

A legegyszerűbb egy oszcillátort építeni a bécsi hídra műveleti erősítő segítségével. Egy lánc van benne kép a Wien híd által alkotott direkt, nem invertáló bemenetre köthető, és az áramkörben rezisztív osztóval állítható be a kívánt erősítés OOS csatlakozik az invertáló bemenetre (4. ábra).

Rizs. 4. Generátor alapú OU

Az ellenállások aránya az áramkörben OOS, az amplitúdók egyensúlyának feltételének teljesülését biztosító aránynak kell megfelelnie, hiszen a nem invertáló bemenetre alkalmazott jel erősítése eggyel nagyobb, mint a jelzett ellenállások aránya.

Az oszcilláló áramköri generátorok a szinuszos nagyfrekvenciás rezgések forrásaként pótolhatatlanok. A 15 ... 20 kHz-nél kisebb frekvenciájú rezgések generálása kényelmetlen, mivel az oszcillációs áramkör túl nehézkes.

Az alacsony frekvenciájú LC - generátorok másik hátránya a frekvenciatartományban történő hangolás nehézsége. Mindez oda vezetett, hogy a fenti frekvenciákon elterjedtek az RC generátorok, amelyekben rezgőkör helyett frekvenciás elektromos RC szűrőket alkalmaznak. Az ilyen típusú generátorok meglehetősen stabil szinuszos rezgéseket tudnak generálni egy viszonylag széles frekvenciatartományban, a hertz töredékétől a több száz kilohertzig. Kicsiek és könnyűek, és az RC-generátorok ezen előnyei a legteljesebben az alacsony frekvenciájú tartományban mutatkoznak meg.

4.2 Az rc-generátor blokkvázlata

Ez az áramkör az ábrán látható. 7. sz.

7. sz. ábra Az RC autogenerátor blokkvázlata.

Az áramkör tartalmaz egy 1 erősítőt, amely ellenállással van terhelve és állandó feszültségű forrásból kap tápot 3. Az erősítő öngerjesztésére, pl. a tartós rezgések eléréséhez a bemenetére a kimeneti feszültségnek a bemeneti feszültséget meghaladó (vagy azzal egyenlő) részét kell betáplálni, és fázisban egybeesik vele. Vagyis az erősítőt pozitív visszacsatolással kell borítani, és a négypólusú 2 visszacsatolásnak megfelelő átviteli együtthatóval kell rendelkeznie. Ez a probléma abban az esetben megoldható, ha a 2 kétpólusú eszköz ellenállásokból és kondenzátorokból álló fázisváltó áramkört tartalmaz, a bemeneti és kimeneti feszültségek közötti fáziseltolás 180 0.

4.3 A fázisváltó áramkör működési elve

Ennek diagramja az ábrán látható. ábra vektordiagramja segítségével szemléltetett 8a. 8b sz.

8. ábra. Fázisváltó áramkörök: a - sematikus diagram; b - vektordiagram; c, d - háromláncú láncok

Adjuk az U1 feszültséget ennek az RC áramkörnek a bemenetére. I áramot okoz az áramkörben, ami feszültségesést hoz létre a kondenzátoron

(ahol ω az U1 feszültség frekvenciája) és az U R = IR ellenálláson, ami egyben az U2 kimeneti feszültség. Ebben az esetben az I áram és az Uc feszültség közötti fáziseltolódási szög 90 0, az I áram és az U R feszültség között pedig nulla. Az U1 feszültségvektor egyenlő az U C és U R vektorok geometriai összegével, és φ szöget zár be az U2 vektorral. Minél kisebb a C kondenzátor kapacitása, annál közelebb van a φ szög 90 0-hoz.

4.4 Az rc - önoszcillátor öngerjesztésének feltételei

A legnagyobb φ szög, amely az RC-áramkör elemeinek értékeinek megváltoztatásával érhető el, közel 90 0. A gyakorlatban az R és C áramköri elemeket a következőképpen választjuk ki. Úgy, hogy a φ szög = 60 0. Ezért a φ = 180 0 fázisszög eléréséhez, amely a fázisegyensúlyi feltétel teljesítéséhez szükséges. Három RC linket kell sorba kötni.

ábrán. A 8. sz. c, d a háromlinkes fázisváltó áramkörök két változatát mutatja be. A kimeneti és bemeneti feszültségek közötti 180°-os fáziseltolódás R1 = R2 = R3 = R és C1 = C2 = C3 = C mellett a következő frekvenciákon biztosított: f 01 ≈ (a 8c. ábrán látható áramkörben) és f 02 ≈ (a 8d áramkörben), ahol R ohmban, C- faradban és f 0 - hertzben van kifejezve. Az f 01 és f 02 értékei egyben az önrezgések frekvenciája.

Az amplitúdók egyensúlyának biztosítása érdekében a K us erősítő erősítése nem lehet kisebb, mint a K o.s visszacsatoló áramkör átviteli együtthatója. =. A számítások azt mutatják, hogy az adott sémákra K o.c =. Így az azonos kapcsolatokkal rendelkező háromlinkes fázisváltó áramköröket tartalmazó RC-generátorokban önrezgések csak akkor lehetségesek, ha a feltételek

f auto = f 01 (vagy f auto = f 02); K bajusz ≥29.

Az RC generátorok az önoszcilláló rendszerek osztályába tartoznak

relaxációs típus. Az ilyen generátor fő elemei a következők

ellenállásokból álló erősítő és periódusos kapcsolatok és

kondenzátorok. Nem tartalmaz oszcilláló áramkört az összetételében, pl

generátorok azonban lehetővé teszik alakjukhoz közeli oszcillációk elérését

harmonikus. Azonban a rendszer erős regenerációjával, amikor használják

az erősítő jellemzőinek lényegében nemlineáris tartományai, rezgésmód,

rezgőkör hiánya miatt erősen torz. Ezért

a generátornak a küszöb enyhe túllépésével kell működnie

öngerjesztés.

Az RC típusú generátorok fő előnyei az egyszerűség és

kis méretek. Ezek az előnyök különösen akkor jelentkeznek, ha

alacsony frekvenciákat generál. 100 Hz-es nagyságrendű frekvenciák generálásához

Az LC generátorokhoz (Thomson generátorokhoz) nagyon nagyok kellenek

induktivitások és kapacitások értékei

Az előző fejezetben az LC autogenerátorokat tárgyaltuk. Magas frekvencián használják őket. Ha alacsony frekvenciákat kell generálni, akkor az LC generátorok használata nehézkessé válik. Miért? Minden nagyon egyszerű. Mivel az oszcilláció generálási frekvenciájának meghatározására szolgáló képlet így néz ki:

könnyen belátható, hogy a frekvencia csökkentéséhez az áramkör kapacitását és induktivitását növelni kell. A kapacitás és az induktivitás növekedése pedig közvetlenül a teljes méretek növekedéséhez vezet. Más szóval, a kontúr méretei gigantikusak lesznek. Frekvenciastabilizálással pedig még rosszabb lesz a helyzet.

Ezért kitaláltuk az RC-oszcillátorokat, amelyeket itt megvizsgálunk.

A legegyszerűbb RC generátor az úgynevezett háromfázisú fázisáramkör, amelyet azonos előjelű reaktív elemeket tartalmazó áramkörnek is neveznek. ábrán látható. 1.

Rizs. 1 - RC-oszcillátor fázisváltó lánccal

Az ábrán látható, hogy ez csak egy erősítő, amelynek a kimenete és a bemenete közé egy áramkör van csatlakoztatva, amely 180º-kal megfordítja a jel fázisát. Ezt az áramkört fáziseltolásnak nevezik. A fázisváltó lánc a C1R1, C2R2, C3R3 elemekből áll. Egy rezikből és egy konderből származó lánc segítségével legfeljebb 90º-os fáziseltolódás érhető el. A valóságban az eltolódás közel 60 fok. Ezért a 180º-os fáziseltolás eléréséhez három láncot kell felszerelni. Az utolsó RC áramkör kimenetéről a jel a tranzisztor alapjára kerül.

A munka az áramellátás bekapcsolásával kezdődik. A kapott kollektoráram impulzusa széles és folyamatos frekvenciaspektrumot tartalmaz, amelyben szükségszerűen megvan a szükséges generálási frekvencia. Ebben az esetben annak a frekvenciának a rezgései, amelyre a fázisváltó áramkör be van hangolva, csillapítatlanná válnak. A fennmaradó frekvenciák oszcillációinál az öngerjesztési feltételek nem teljesülnek, és ennek megfelelően gyorsan lecsengenek. A rezgés frekvenciáját a következő képlet határozza meg:

Ebben az esetben a következő feltételnek kell teljesülnie:

R1 = R2 = R3 = R
C1 = C2 = C3 = C

Az ilyen generátorok csak rögzített frekvencián képesek működni.

A fázisváltó áramkört használó generátoron kívül van még egy érdekes, mellesleg a leggyakoribb lehetőség. Nézzük az ábrát. 2.

Rizs. 2 - Passzív RC sávszűrő frekvenciafüggetlen osztóval

Tehát ez a szerkezet az úgynevezett Wien-Robinson híd, bár a leggyakoribb név egyszerűen a Wien híd. Más tudósok a Wine hídját írják két n-nel.

Az ento kialakítás bal oldala egy passzív sáváteresztő RC szűrő; a kimeneti feszültséget az A pontban eltávolítják. A jobb oldal nem más, mint egy frekvenciafüggetlen osztó. Általánosan elfogadott, hogy R1 = R2 = R, C1 = C2 = C. Ekkor a rezonanciafrekvenciát a következő kifejezés határozza meg:

Ebben az esetben az erősítési modulus maximális és egyenlő 1/3, a fáziseltolás pedig nulla. Ha az osztó átviteli együtthatója megegyezik a sávszűrő átviteli tényezőjével, akkor a rezonanciafrekvencián az A és B pont közötti feszültség nulla lesz, és a rezonanciafrekvencián a fázisválasz -90º-ról +-ra ugrik. 90º. Általában a következő feltételnek kell teljesülnie:

Természetesen minden a szokásosnak tekinthető ideális vagy az ideálishoz közeli esetekben. De a valóságban a helyzet, mint mindig, kicsit rosszabb. Mivel a Wien-híd minden valós eleme rendelkezik egy bizonyos paraméterszórással, az R3 = 2R4 feltétel enyhe megsértése vagy az oszcillációk amplitúdójának növekedéséhez vezet az erősítő telítéséig, vagy a rezgések csillapításához vagy azok csillapításához. teljes képtelenség.

A teljes egyértelműség érdekében egy erősítő kaszkádot helyezünk a Vina hídba. Az egyszerűség kedvéért csatlakoztassunk egy műveleti erősítőt (op-amp).

Rizs. 3 - A legegyszerűbb generátor Wine híddal

Általában nem így kell ezt a sémát használni, mivel a híd paraméterei minden esetben szóródnak. Ezért az R4 ellenállás helyett valamilyen nemlineáris vagy szabályozott ellenállás kerül bevezetésre. Például nemlineáris ellenállás, vezérelt ellenállás tranzisztorokkal, mind térhatású, mind bipoláris, és egyéb baromságok. Nagyon gyakran a hídban lévő R4 vágót mikro teljesítményű izzólámpára cserélik, amelynek dinamikus ellenállása az áram amplitúdójának növekedésével növekszik. Az izzószál kellően nagy hőtehetetlenséggel rendelkezik, és több száz hertzes frekvencián gyakorlatilag nem befolyásolja az áramkör működését egy perióduson belül.

A Wien-híddal rendelkező generátoroknak van egy jó tulajdonsága: ha az R1 és R2 ellenállásokat váltakozóra cserélik, de csak kettősre, akkor a generálási frekvencia bizonyos határok között szabályozható. Lehetőség van a C1 és C2 vezetők szakaszokra osztására, majd lehetőség lesz tartományváltásra, és egy dupla változó ellenállással simán beállíthatja a frekvenciát a tartományokban. A tartályban lévők számára egy bécsi hídgenerátor szinte praktikus diagramja látható a 4. ábrán.

Rizs. 4 - RC-generátor Wine híddal

Tehát a Vin hidat C1-C8 kondenzátorok, R1 kettős ellenállás és R2R3 rezik alkotják. Az SA1 kapcsoló a tartomány kiválasztására szolgál, az R1 maróval - egyenletes beállítás a kiválasztott tartományban. Az op-amp DA2 egy feszültségkövető a terheléshez.

RCoszcillátor illesztő fokozattal és fázisváltó áramkörrel

Az RC oszcillátorok fő előnye, hogy képesek stabil alacsony frekvenciájú oszcillációt generálni (20 kHz-ig). Az ilyen generátorok hátránya, hogy nem gazdaságosak az LC autogenerátorokhoz képest, mivel az RC autogenerátorok lágy öngerjesztő üzemmódban működnek.

Az RC oszcillátorokban RC szűrőket használnak szelektív áramkör felépítésére, a vizsgált oszcillátorban több RC szűrő sorba kapcsolásával pozitív visszacsatolású áramkört építenek ki.

Tekintsük a 16. ábrán látható RC szűrőben előforduló folyamatokat, a. Az érthetőség kedvéért a magyarázatot egy vektordiagram segítségével magyarázzuk el (16. ábra, b). Ha Uin feszültséget kapcsolunk a bemenetre, az i áram folyik az áramkörben. Ez az áram feszültségesést hoz létre az U C kondenzátoron és az UR ellenálláson. Az U R feszültség egyben az Uout kimeneti feszültség is. Az Uout feszültség fázisban van az i árammal, és az U C feszültség az Uouthoz képest 90°-kal el van tolva. Az áramkör bemenetén lévő feszültség megegyezik az Uout és U C vektorok geometriai összegével, és megfelel az Uin vektornak. Az Uin és Uout vektorok fáziseltolása egymáshoz képest j szöggel.

16. ábra - Egy RC szűrő sematikus diagramja és a benne előforduló folyamatokat magyarázó vektordiagram.

A j szög a kondenzátor kapacitásának csökkentésével növelhető. Amint az a j diagramból látható<90°. Поэтому для выполнения баланса фаз необходимо последовательное включение нескольких фильтров. При этом главным условием является равенство сдвига фаз каждым из фильтров, в противном случае каждый из фильтров будет иметь свою резонансную частоту, отличную от других фильтров и колебания будут отсутствовать. На практике используют последовательное включение трех фазосдвигающих звеньев, каждое из которых дает сдвиг фазы 60°, или четырех звеньев, каждое из которых дает сдвиг фазы 45°. На рисунке 17 приведены две возможные трехзвенные фазосдвигающие цепи. Временные диаграммы напряжений на выходе каждого звена этих цепей приведены на рисунке 18.

17. ábra - Háromkapcsolatos fázisváltó áramkörök elektromos alaprajzai

A generált rezgések gyakoriságát ezen sémák használatakor a következő kifejezések határozzák meg:

a 17. ábrán látható áramkörhöz, és

fg = 0,065 /RC (27)

18. ábra - A fázisváltó áramkör csatlakozóinak kimenetén lévő feszültségek időzítési diagramja

a 17. ábrán látható áramkörhöz, b

fg = 0,39 /RC (28)

ahol R = R 1 = R 2 = R 3 és C = C 1 = C 2 = C 3

A szóban forgó generátorban található szűrők tehát egyszerre több funkciót látnak el: meghatározzák a generált rezgések frekvenciáját, meghatározzák az oszcillációk alakját, részt vesznek a fázisegyensúly megvalósításában.

A 19. ábrán egy illesztő fokozattal és fázisváltó áramkörrel rendelkező RC oszcillátor sematikus diagramja látható.

Ebben a generátorban az erősítő fokozatot egy VT1 tranzisztorra szerelik fel. Az erősítő R3 ellenállással van terhelve. A háromlinkes fázisváltó áramkör C4 C5 C6 és R4 R5 R6 elemekből áll. Ahhoz, hogy a VT1 tranzisztor alacsony bemeneti ellenállását a fázisváltó áramkör ellenállásával össze lehessen hangolni, alkalmaznak egy illesztő fokozatot? emitter követő. Ez a fokozat egy VT2 tranzisztorra van felszerelve, amely egy közös kollektoros áramkör szerint van csatlakoztatva. Ennek a fokozatnak a hiányában az alacsony bemeneti impedanciájú VT1 megkerüli a visszacsatoló áramkört, és jelentősen csökkenti a visszacsatolási együtthatót, és ez

19. ábra - Egy RC oszcillátor vázlatos elektromos diagramja egy illesztő fokozattal és egy fázisváltó áramkörrel

az amplitúdóegyensúly feltételének figyelmen kívül hagyásához vezet. Az R9 ellenállás az emitter követő terheléseként szolgál. A tranzisztorok feszültségét az R1 R2 és R7 R8 feszültségosztók látják el. A C1 R10 elemek teljesítményszűrők. C2 C3 C7 szétválasztó kondenzátorok. Egy ilyen generátor visszacsatolási tényezője 1/29, ezért az amplitúdók kiegyenlítéséhez az erősítő erősítésének Cus?29-nek kell lennie.

RC oszcillátor fáziskiegyenlített áramkörrel

A páros számú erősítőfokozatú generátoroknál nincs szükség fázisváltó áramkörök alkalmazására a pozitív visszacsatoló áramkörben. Az ilyen generátorok kimeneti feszültségében a kívánt frekvencia rezgésének kiválasztásához a visszacsatoló áramkörbe egy frekvenciaszelektív tulajdonságokkal rendelkező négypólusú eszköz (fáziskiegyenlített áramkör) van beépítve. Egy ilyen kétportos hálózat sematikus diagramja a 20. ábrán látható.

A rezgések generálásához szükséges, hogy ez a négypólusú eszköz ne hozzon létre fáziseltolódást az Uin bemeneti feszültség és az Uout kimeneti feszültség között, vagyis j in egyenlőnek kell lennie j out értékkel. Azt a gyakoriságot, amelynél j be = j ki, a kifejezés határozza meg

20. ábra - Frekvencia-szelektív négyportos hálózat sematikus elektromos diagramja

fr = 1/2p ? R 1 C 1 R 2 C 2 (29)

Célszerű az R 1 = R 2 = R, C 1 = C 2 = C lehetőséget választani, ekkor a 26. kifejezés a következőt veszi fel

fr = 1/2p RC (30)

Minden más frekvencián fáziseltolódás lép fel, ami azt jelenti, hogy ezeken a frekvenciákon a fázisegyensúly feltétele nem teljesül, és ezeken a frekvenciákon nem lesz rezgés.

A visszacsatolási együttható ebben az esetben 1/3 lesz, ezért az amplitúdók kiegyensúlyozása érdekében az oszcillátor-erősítő erősítési tényezőjének legalább 3-nak kell lennie.

A fáziskiegyenlített áramkörrel rendelkező RC oszcillátor sematikus elektromos diagramja a 21. ábrán látható.

21. ábra - Egy fáziskiegyenlített áramkörrel rendelkező RC oszcillátor sematikus diagramja

Ebben a generátorban az erősítő két erősítő fokozatra van felszerelve, amelyek a VT1 és VT2 tranzisztorokra vannak szerelve. Ezeket a fokozatokat az R3 és R5 ellenállások terhelik. Az előfeszítő feszültség a tranzisztorokra fix bázisárammal kerül az R2 és R4 ellenállásokon keresztül. A C1 R1 C2 R2 elemek fáziskiegyenlített áramkört alkotnak egy pozitív visszacsatoló áramkörben. A C4 C5 elemek szétválasztó kondenzátorok. R6 C3 teljesítményszűrő elemek. Ebben az áramkörben az amplitúdók egyensúlyának feltétele két erősítő fokozat miatt teljesül, amelyek segítségével könnyen elérhető 3-as erősítés A fázisegyensúlyt úgy érjük el, hogy két tranzisztort kapcsolunk egy közös emitterrel rendelkező áramkör szerint ( a teljes fáziseltolódás ebben az esetben 180 ° + 180 ° = 360 °) ...

RC oszcillátor borhíddal

Ennek a generátornak az az előnye, hogy képes megváltoztatni a generált rezgések frekvenciáját. Ennek a generátornak a sematikus diagramja a 22. ábrán látható.

22. ábra - Wien híddal ellátott RC oszcillátor sematikus elektromos diagramja

Ebben a generátorban az erősítőnek két erősítő fokozata is van a VT1 és VT2 tranzisztorokra szerelve. Ezeket a fokozatokat az R4 és R9 ellenállások terhelik. Az előfeszítő feszültség az R2 R3 és R7 R8 feszültségosztókon keresztül jut az ellenállásokhoz.

A kimeneti feszültség az erősítő bemenetére a C1 R1 C2 R3 fáziskiegyenlített áramkörön keresztül jut, amely a Wien híd egyik karja, a második kart az R6 R5 elemek alkotják. A második ág egy nagy C5 kondenzátoron keresztül csatlakozik az erősítő kimenetére, így az R5 R6 áramkör nem hoz létre észrevehető fáziseltolódást. A pozitív visszacsatolás mellett bevezetik az R5 R10 C5 R6 elemek által alkotott negatív visszacsatolást is. A negatív visszacsatolás az erősítés csökkentésével jelentősen csökkenti a generált rezgések nemlineáris torzulását. Az erősítés csökkenése nem okoz zavart az amplitúdók egyensúlyában, mivel egy valódi kétfokozatú erősítő erősítése sokkal nagyobb, mint 3. Ezenkívül az R5 R10 elemek hőmérséklet-stabilizálást biztosítanak a tranzisztorok működési pontjában . A szóban forgó generátorban keletkező rezgések frekvenciáját az R1 R3 ellenállások ellenállásának egyidejű beállításával szabályozzuk, de végrehajtható a C1 C2 kondenzátorok kapacitásának egyidejű beállításával is.