Hangi durumlarda rc tipi osilatör kullanılır. RC jeneratörler

uzaktan kumanda-jeneratör, elementler içeren bir salınım sistemi yerine harmonik salınımların jeneratörü olarak adlandırılır. L ve İLE BİRLİKTE, bir dirençli-kapasitif devre kullanılır ( uzaktan kumanda-zincir), frekans seçiciliğine sahiptir.

İndüktörlerin devreden çıkarılması, indüktörlerin boyutları azalan frekansla keskin bir şekilde arttığından, özellikle düşük frekanslarda jeneratörün boyutlarını ve ağırlığını önemli ölçüde azaltmayı mümkün kılar. Önemli bir avantaj uzaktan kumanda-jeneratörler ile karşılaştırıldığında LC- jeneratörler, onları entegre teknoloji kullanarak üretme yeteneğidir. ancak uzaktan kumanda- jeneratörler, düşük kalite faktörü nedeniyle üretilen salınımların frekansında düşük stabiliteye sahiptir uzaktan kumanda- çıkış salınımı spektrumundaki yüksek harmoniklerin zayıf filtrelenmesi nedeniyle devrelerin yanı sıra kötü bir salınım şekli.

uzaktan kumanda- jeneratörler geniş bir frekans aralığında çalışabilir (bir hertz'in kesirlerinden onlarca megahertz'e kadar), ancak iletişim ekipmanlarında ve ölçüm ekipmanlarında esas olarak düşük frekanslarda uygulama bulmuşlardır.

Teorinin temelleri uzaktan kumanda-jeneratörler Sovyet bilim adamları V.P. Aseev, K.F. Teodorchik, E.O. Saakov, V.G. Kriksunov ve diğerleri tarafından geliştirildi.

uzaktan kumanda- jeneratör genellikle bir lamba, transistör veya entegre devre üzerinde yapılmış bir geniş bant amplifikatör içerir ve uzaktan kumanda- seçici özelliklere sahip ve salınımların sıklığını belirleyen bir geri besleme devresi. Amplifikatör, pasif elemanlardaki enerji kayıplarını telafi eder ve genlik kendini uyarma koşulunun yerine getirilmesini sağlar. Geri besleme döngüsü, kendi kendine uyarım aşaması koşulunun yalnızca bir frekansta yerine getirilmesini sağlar. Geri besleme devresi tipine göre uzaktan kumanda-jeneratörler iki gruba ayrılır:

geri besleme döngüsünde sıfır faz kayması ile;

geri besleme devresinde 180 derecelik bir faz kayması ile.

Üretilen titreşimlerin şeklini iyileştirmek için uzaktan kumanda- jeneratörler, salınımların genliğindeki artışı sınırlayan doğrusal olmayan elemanlar kullanır. Böyle bir elemanın parametreleri, anlık değerlerine (direnci, içinden geçen akımın ısınma derecesine bağlı olan bir termistör) değil, salınımların genliğine bağlı olarak değişir. Böyle bir sınırlama ile, salınımların şekli değişmez, durağan bir modda bile harmonik kalırlar.

Her iki türü de göz önünde bulundurun uzaktan kumanda- otojeneratörler.

Geri besleme devresinde 180 faz kaymalı osilatör.

Böyle bir otojeneratör, üç bağlantılı zincirli otojeneratör olarak da adlandırılır. uzaktan kumanda.

şemalarda uzaktan kumanda- geri besleme devresinde 180 faz kayması olan jeneratörler, giriş voltajının fazını tersine çeviren amplifikatörler kullanılır. Böyle bir yükseltici, örneğin, bir ters çevirmeli işlemsel yükselteç, bir tek-aşamalı yükselteç veya tek sayıda evirme aşamasına sahip çok-aşamalı bir yükseltici olabilir.

Faz dengesi denkleminin yerine getirilmesi için, geri besleme devresinin bir faz kayması OC = 180 sağlaması gerekir.

Geri besleme döngüsünün yapısını doğrulamak için, en basitinin faz-frekans özelliklerini yeniden üretelim. uzaktan kumanda-bağlantılar (Şekil 3.4).

Pirinç. Seçenek 3 uzaktan kumanda-link ve FFC'si

Pirinç. Seçenek 4 uzaktan kumanda-link ve FFC'si

En basitinin grafiklerden görülebileceği uzaktan kumanda-link, 90'ı geçmeyen bir faz kayması sağlar. Bu nedenle, üç temel basamaklı olarak 180'lik bir faz kayması gerçekleştirilebilir. uzaktan kumanda-bağlantılar (şekil 5).

Pirinç. 5 Üç bağlantının şemaları ve faz özellikleri uzaktan kumanda-zincirler

Elementler uzaktan kumanda-devreler, üretim frekansında 180 faz kayması elde edecek şekilde hesaplanır.Üç bağlantılı devreli jeneratörün varyantlarından biri uzaktan kumandaŞekil 6'da gösterilen

Pirinç. 6 Üç bağlantılı zincirli jeneratör uzaktan kumanda

Jeneratör, dirençli bir transistör amplifikatörü ve bir geri besleme devresinden oluşur. Ortak bir emitöre sahip tek kademeli bir amplifikatör, kollektördeki voltaj ile K = 180 tabanı arasında bir faz kayması gerçekleştirir. Bu nedenle, faz dengesini gerçekleştirmek için geri besleme devresi, üretilen salınımların frekansında OC sağlamalıdır. = 180.

Döngü akımı yöntemini kullanarak bir denklem sistemi oluşturacağımız geri besleme döngüsünü analiz edelim.

Ortaya çıkan sistemi geri besleme katsayısına göre çözerek, ifadeyi elde ederiz.

İfadeden 180 faz kaymasının gerçek ve negatif bir değer olması durumunda elde edildiği, yani.

bu nedenle, üretim bir frekansta mümkündür

Bu frekansta, geri besleme katsayısının modülü

Bu, kendi kendine salınımları uyarmak için amplifikatör katsayısının 29'dan büyük olması gerektiği anlamına gelir.

Jeneratör çıkış voltajı genellikle transistörün kollektöründen alınır. Harmonik salınımlar elde etmek için emitör devresine bir termistör dahildir r Pozitif sıcaklık direnç katsayısına sahip T. Salınım genliğinde bir artışla, direnç r T artar ve AC amplifikatördeki negatif geri besleme derinliği sırasıyla artar, kazanç azalır. Sabit bir salınım modu oluştuğunda ( İLE= 1), amplifikatör doğrusal kalır ve kollektör akımı dalga biçiminde bozulma olmaz.

Geri besleme devresinde sıfır faz kaymalı osilatör.

Devrelerin karakteristik bir özelliği uzaktan kumanda- geri besleme döngüsünde sıfır faz kayması olan jeneratörler, içlerinde giriş sinyalinin fazını tersine çevirmeyen amplifikatörlerin kullanılmasıdır. Böyle bir yükseltici, örneğin, ters çevirmeyen bir girişi olan bir işlemsel yükseltici veya çift sayıda evirme aşamasına sahip çok aşamalı bir yükseltici olabilir. Sıfır faz kayması sağlayan geri besleme devreleri için bazı olası seçenekleri ele alalım (Şekil 7).

Pirinç. Sıfır faz kayması sağlayan 7 geri besleme devresi çeşidi

Biri temsil eden iki bağlantıdan oluşurlar. RS- pozitif faz kaymalı bir bağlantı ve ikincisi - negatif faz kaymalı. Belirli bir frekansta (üretim frekansı) faz yanıtının eklenmesi sonucunda sıfır faz kayması elde edilebilir.

Uygulamada, sıfır faz kaymalı seçici bir devre olarak en sık kullanılan, faz dengeli bir köprü veya başka bir şekilde, uygulaması şemada gösterilen bir Wien köprüsüdür (Şekil 7 c). uzaktan kumanda- işlemsel yükselteç üzerinde yapılan sıfır faz kaymalı jeneratör (Şekil 8).

Pirinç. sekiz uzaktan kumanda- OS devresinde sıfır faz kaymalı jeneratör

Bu devrede, amplifikatörün çıkışından gelen voltaj, Wien köprüsünün elemanları tarafından oluşturulan geri besleme devresi aracılığıyla ters çevirmeyen girişine uygulanır. r 1 C 1 ve r 2 C 2. direnç zinciri RR T, salınımların genliğindeki artışı sınırlamak ve harmonik formlarını korumak için tasarlanmış başka bir geri bildirim oluşturur - negatif. Negatif geri besleme voltajı, işlemsel yükselticinin evirici girişine uygulanır. termistör r T, negatif bir sıcaklık direnç katsayısına sahip olmalıdır.

Geri Besleme Döngüsü Kazancı

gerçek ve pozitif olmalıdır ve bu eşitlik olduğunda mümkündür

Buradan üretilen salınımların frekansı belirlenir. Eğer r 1 = r 2 =r, C 1 = C 2 = C, sonra

0 frekansında kendi kendine uyarılma için genlik koşulu, eşitsizliğin yerine getirilmesini gerektirir.

eşitlik ile r 1 = r 2 = r ve C 1 = C 2 = C kazanmak İLE > 3.

Dirençler değiştirilerek titreşim frekansı değiştirilebilir r veya kapasitörler İLE BİRLİKTE Wien köprüsünün bir parçası olan ve salınımların genliği direnç tarafından düzenlenir r.

Ana avantaj uzaktan kumanda- daha önce jeneratörler LC-jeneratörler, birincisinin düşük frekanslar için uygulanmasının daha kolay olduğu gerçeğinde yatmaktadır. Örneğin, geri besleme devresinde sıfır faz kayması olan bir jeneratör devresinde ise (Şekil 8) r 1 = r 2 = 1 Mohm, C 1 = C 2 = 1 μF, ardından üretilen frekans

.

Aynı frekansı elde etmek için LC-jeneratör, endüktans gerekli olacaktır L= 10 16 H'de İLE BİRLİKTE= 1 μF, uygulanması zor.

V uzaktan kumanda-jeneratörler, kapasitelerin değerlerini aynı anda değiştirerek mümkündür İLE BİRLİKTE 1 ve İLE BİRLİKTE 2, durumda olduğundan daha geniş bir frekans ayar aralığı elde edin LC-jeneratörler. İçin LC-jeneratörler

süre uzaktan kumanda-jeneratörler, İLE BİRLİKTE 1 = İLE BİRLİKTE 2

Dezavantajlara uzaktan kumanda- jeneratörler, nispeten yüksek frekanslarda uygulanmasının daha zor olduğu gerçeğine atfedilmelidir. LC-jeneratörler. Gerçekten de, kapasitansın değeri, montaj kapasitansından daha azına düşürülemez ve dirençlerin dirençlerindeki bir azalma, kazançta bir düşüşe yol açar, bu da kendi kendine uyarma için genlik koşulunun yerine getirilmesini zorlaştırır.

Listelenen avantajlar ve dezavantajlar uzaktan kumanda-jeneratörler, düşük frekans aralığında kullanımlarına büyük bir frekans örtüşme katsayısı ile neden olmuştur.

En yaygın olanı iki tip faz kaydırma devresidir: sözde merdiven (Şekil 3, a, b) ve Wien köprüsü (Şekil 3, c).

Pirinç. 3. Üç bağlantı RS devreler (a, b) ve Wien köprü devresi (c)

Merdiven zincirleri, genellikle üç parçadan oluşan bir seri bağlantıyı temsil eder. uzaktan kumanda her biri aynı öğelere sahip bağlantılar ( R 1 = R 2 = R 3 = R ve C 1 = C 2 = C 3 = C ) sinyalin 60 ° faz kaymasını sağlar. Sonuç olarak, çıkış voltajı giriş voltajına göre 180 ° kaydırılacaktır. Zincir elemanlarından hangisinin nihai olduğuna bağlı olarak, ya İLE BİRLİKTE -paralel (Şekil 3, a) veya r -paralel (Şekil 3, b). Salınımları uyarmak için amplifikatör ayrıca 180 ° faz kaymasına sahip olmalıdır, yani. ters çeviriyor olmalı. Merdiven devresi, amplifikatörün evirici girişine bağlanmalıdır.

Jeneratör frekansı zaman sabiti tarafından belirlenir uzaktan kumanda zincirler. Bu devreler için oluşturulan sinüzoidal salınımların frekansı, koşul altında R 1 = R 2 = R 3 = R ve C 1 = C 2 = C 3 = C aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

şema için İLE BİRLİKTE -paralel

şema için r -paralel

Genliklerin dengesini sağlamak için, amplifikatörün kazancı, çıkıştan gelen voltajın amplifikatörün girişine girdiği veya onu aştığı faz kaydırma devresi tarafından sağlanan zayıflamaya eşit olmalıdır. Hesaplamalar, yukarıdaki devreler için zayıflamanın 210 olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, aynı bağlantılara sahip üç bağlantılı faz kaydırma zincirleri kullanan devreler, yalnızca amplifikatör kazancı 210'u aşarsa frekanslı sinüzoidal salınımlar üretebilir. Köprü (zincir) Şaraplar (Şekil 3 , c) iki oluşur RS bağlantılar. İlk bağlantı bir seri bağlantıdan oluşur r ve İLE BİRLİKTE ve direnci var

İkinci bağlantı, aynı bağlantının paralel bağlantısından oluşur. r ve İLE BİRLİKTE ve direnci var

Pozitif geri besleme bağlantısının aktarım oranı, ifade ile belirlenir.

ikameden sonra nereden Z1 ve Z2 , bulmak

Koşul sağlanırsa

o zaman faz kayması da sıfır olacaktır.

Bu durumda, jeneratörün frekansı formülle belirlenebilir.

Böylece, “yarı rezonans” frekansındaki Wien köprüsü bir faz kayması yaratmaz ve 1/3'e eşit bir zayıflamaya sahiptir. Bu nedenle, Wien köprüsü, devre açıkken amplifikasyon faktörü olan amplifikatördeki pozitif geri besleme devresine dahil edilmelidir. işletim sistemi en az 3 olmalıdır. Bu durumda tek kademeli amplifikatör devrelerinin kullanılması mümkün değildir. Ortak emitör veya ortak kaynağa sahip aşamalarda, giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki faz kayması 180 ° , bu onların kullanımını hariç tutar, çünkü bu durumda, faz dengesi koşulu ihlal edilir. Ortak kollektör veya ortak kaynağa sahip devreler, sinyal fazlarını tersine çevirmeseler de, birden daha düşük bir voltaj kazancına sahiptir ve bunun sonucunda genlik dengesi koşulunu yerine getirmek imkansızdır. Ortak bir tabana veya ortak kapıya sahip amplifikatör aşamaları, çok düşük bir giriş empedansına sahiptir; bu, geri besleme tanıtıldığında, çıkışını şönt ederek kazancını azaltır. Bu nedenle denge şartının yerine getirilmesi oldukça zor görünmektedir. Bu nedenle, ayrık elemanlara dayalı bir jeneratör inşa ederken, iki aşamalı bir amplifikatör kullanılır.

En basit olanı, işlemsel bir yükselteç kullanarak Wien köprüsünde bir osilatör oluşturmaktır. içinde zincir var resim Wien köprüsünün oluşturduğu doğrudan, ters çevirmeyen bir girişe bağlanabilir ve devrede dirençli bir bölücü ile istenen kazanç ayarlanabilir OOS evirici girişe bağlı (Şekil 4).

Pirinç. 4. Jeneratör tabanlı kuruluş birimi

Devredeki dirençlerin oranı OOS, genlik dengesi koşulunun yerine getirilmesini sağlamak, orana karşılık gelmelidir, çünkü ters çevirmeyen girişe uygulanan sinyalin kazancı, belirtilen dirençlerin oranından daha büyüktür.

Salınımlı devre jeneratörleri, sinüzoidal yüksek frekanslı salınım kaynakları olarak yeri doldurulamaz. 15 ... 20 kHz'den daha düşük frekanslara sahip salınımlar oluşturmak için, salınım devresi çok hantal olduğu için elverişsizdir.

Düşük frekanslı LC - jeneratörlerin bir başka dezavantajı, onları frekans aralığında ayarlamanın zorluğudur. Bütün bunlar, bir salınım devresi yerine frekans elektrikli RC filtrelerinin kullanıldığı yukarıdaki frekanslarda RC jeneratörlerinin yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır. Bu tip jeneratörler, bir hertz'in kesirlerinden yüzlerce kilohertz'e kadar nispeten geniş bir frekans aralığında oldukça kararlı sinüzoidal salınımlar üretebilir. Küçük ve hafiftirler ve RC jeneratörlerinin bu avantajları en iyi şekilde düşük frekans bölgesinde kendini gösterir.

4.2 rc-jeneratörün blok şeması

Bu devre Şekil 2 de gösterilmiştir. 7 numara

Şekil No. 7. RC otojeneratörünün blok şeması.

Devre, bir dirençle yüklenmiş ve sabit bir voltaj kaynağından 3 güç alan bir amplifikatör 1 içerir. Amplifikatörün kendi kendini uyarması için, yani. sürekli salınımlar elde etmek için, girişini aşan (veya ona eşit) ve onunla aynı fazda olan çıkış voltajının bir kısmını girişine sağlamak gerekir. Başka bir deyişle, amplifikatör pozitif geri besleme ile kaplanmalıdır ve dört kutuplu geri besleme 2 yeterli bir iletim katsayısına sahip olmalıdır. Bu sorun, bipolar 2'nin dirençler ve kapasitörlerden oluşan bir faz kaydırma devresi içermesi durumunda, giriş ve çıkış voltajları arasındaki faz kaymasının 180 0 olması durumunda çözülür.

4.3 Faz kaydırma devresinin çalışma prensibi

Diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 8a, Şekil 2'deki vektör diyagramı kullanılarak gösterilmiştir. 8b.

Şekil 8. Faz kaydırma devreleri: a - şematik diyagram; b - vektör diyagramı; c, d - üç bağlantılı zincirler

Bu RC devresinin girişine U1 gerilimi uygulansın. Devrede bir I akımına neden olur, bu da kapasitör boyunca bir voltaj düşüşü yaratır.

(burada ω U1 voltajının frekansıdır ve aynı anda U2 çıkış voltajı olan U R = IR direnci boyunca. Bu durumda, I akımı ile Uc gerilimi arasındaki ve I akımı ile U R - sıfır gerilimi arasındaki faz kayması açısı 90 0'a eşittir. U1 gerilim vektörü, U C ve U R vektörlerinin geometrik toplamına eşittir ve U2 vektörü ile φ açısı yapar. C kondansatörünün kapasitansı ne kadar küçük olursa, φ açısı 90 0'a o kadar yakın olur.

4.4 rc - osilatörün kendi kendine uyarılması için koşullar

RC devresinin elemanlarının değerleri değiştirilerek elde edilebilecek en büyük açı φ 90 0'a yakındır. Pratikte devre elemanları R ve C aşağıdaki gibi seçilir. Böylece açı φ = 60 0 olur. Bu nedenle, faz dengesi koşulunu yerine getirmek için gerekli olan φ = 180 0 faz açısını elde etmek için. Üç RC bağlantısını seri olarak bağlamak gerekir.

İncirde. 8 c, d, üç bağlantılı faz kaydırma devrelerinin iki çeşidini gösterir. R1 = R2 = R3 = R ve C1 = C2 = C3 = C'de 180 0'lık bir açı ile çıkış ve giriş gerilimleri arasındaki faz kayması şu frekanslarda sağlanır: f 01 ≈ (Şekil 8c'deki devrede) ve f 02 ≈ (8d devresinde), burada R ohm, C- farad ve f 0 - hertz olarak ifade edilir. f 01 ve f 02 değerleri aynı anda kendi kendine salınımların frekansıdır.

Genliklerin dengesini sağlamak için, K us yükselticisinin kazancı, geri besleme devresi K o.s'nin iletim katsayısından daha az olmamalıdır. =. Hesaplamalar, verilen şemalar için K o.c = olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, aynı hatlara sahip üç hatlı faz kaydırma devrelerini içeren RC jeneratörlerinde kendi kendine salınımlar, ancak koşullar aşağıdaki durumlarda mümkündür:

f oto = f 01 (veya f oto = f 02); K bıyık ≥29.

RC jeneratörleri, kendi kendine salınan sistemler sınıfına aittir.

gevşeme türü. Böyle bir jeneratörün ana unsurları

dirençlerden oluşan amplifikatör ve periyodik olmayan bağlantılar ve

kapasitörler. Bileşiminde salınımlı bir devre olmaması,

Bununla birlikte, jeneratörler, şekle yakın salınımlar elde etmeyi mümkün kılar.

harmonik. Bununla birlikte, kullanıldığında sistemin güçlü bir şekilde yenilenmesi ile

yükseltici özelliklerinin büyük ölçüde doğrusal olmayan bölgeleri, titreşim modu,

salınımlı bir devrenin olmaması nedeniyle, oldukça bozuktur. Bu yüzden

jeneratör, eşiğin biraz üzerinde çalışmalıdır

kendini uyarma.

RC tipi jeneratörlerin ana avantajları basitlik ve

küçük boyutlar. Bu avantajlar özellikle

düşük frekanslar üretir. 100 Hz mertebesinde frekanslar üretmek için

LC jeneratörleri (Thomson jeneratörleri) çok büyük

endüktans ve kapasitans değerleri

Bir önceki bölümde, LC otojeneratörleri ele alındı. Yüksek frekanslarda kullanılırlar. Düşük frekanslar üretmek gerekirse LC jeneratörlerinin kullanımı zorlaşır. Niye ya? Her şey çok basit. Salınım üretme sıklığını belirleme formülü şöyle göründüğünden:

Frekansı azaltmak için devrenin kapasitansını ve endüktansını arttırmanın gerekli olduğunu görmek kolaydır. Ve kapasitans ve endüktanstaki bir artış, doğrudan genel boyutlarda bir artışa yol açar. Başka bir deyişle, konturun boyutları devasa olacaktır. Ve frekans stabilizasyonu ile durum daha da kötü olacak.

Bu nedenle, burada ele alacağımız RC-osilatörleri bulduk.

En basit RC jeneratörü, aynı işaretin reaktif elemanlarına sahip bir devre olarak da adlandırılan üç fazlı fazlama devresidir. Şek. 1.

Pirinç. 1 - Faz kaydırmalı zincirli RC osilatör

Diyagramdan bunun sadece bir amplifikatör olduğu, çıkışı ve girişi arasında bir devrenin bağlı olduğu ve sinyalin fazını 180º tersine çeviren bir amplifikatör olduğu görülebilir. Bu devreye faz kaydırma denir. Faz kaydırma zinciri, C1R1, C2R2, C3R3 elementlerinden oluşur. Bir resik ve bir konderden bir zincir yardımıyla 90º'den fazla olmayan bir faz kayması elde edilebilir. Gerçekte, kayma 60º'ye yakındır. Bu nedenle 180º faz kayması elde etmek için üç zincir takılmalıdır. Son RC devresinin çıkışından, sinyal transistörün tabanına beslenir.

Çalışma, güç kaynağının açıldığı anda başlar. Kollektör akımının ortaya çıkan darbesi, gerekli üretim frekansının mutlaka olacağı geniş ve sürekli bir frekans spektrumu içerir. Bu durumda, faz kaydırma devresinin ayarlandığı frekansın salınımları sönümsüz hale gelecektir. Kalan frekansların salınımları için, kendi kendine uyarılma koşulları karşılanmayacak ve buna bağlı olarak hızla bozulacaklar. Titreşim frekansı aşağıdaki formülle belirlenir:

Bu durumda, aşağıdaki koşulun karşılanması gerekir:

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

Bu tür jeneratörler yalnızca sabit bir frekansta çalışabilir.

Faz kaydırma devresi kullanan dikkate alınan jeneratöre ek olarak, tesadüfen en yaygın olan başka bir ilginç seçenek daha var. Figür'e bakalım. 2.

Pirinç. 2 - Frekanstan bağımsız bölücülü pasif RC bant geçiren filtre

Bu nedenle, en yaygın adı sadece Wien köprüsü olmasına rağmen, bu yapı sözde Wien-Robinson köprüsüdür. Diğer bazı bilginler iki "n" ile bir Şarap köprüsü yazarlar.

Ento tasarımının sol tarafı pasif bir bant geçiren RC filtresidir; çıkış voltajı A noktasında kaldırılır. Sağ taraf, frekanstan bağımsız bir bölücüden başka bir şey değildir. Genelde R1 = R2 = R, C1 = C2 = C olduğu kabul edilir. Daha sonra rezonans frekansı aşağıdaki ifade ile belirlenecektir:

Bu durumda, kazanç modülü maksimumdur ve 1/3'e eşittir ve faz kayması sıfırdır. Bölücünün transfer katsayısı, bant geçiren filtrenin transfer katsayısına eşitse, rezonans frekansında A ve B noktaları arasındaki voltaj sıfıra eşit olacaktır ve rezonans frekansındaki faz yanıtı -90º'den +'ya atlar. 90º. Genel olarak, aşağıdaki koşulun karşılanması gerekir:

Elbette ideal veya ideale yakın durumlarda her şey olağan kabul edilir. Ancak gerçekte durum her zaman olduğu gibi biraz daha kötü. Wien köprüsünün her gerçek elemanı belirli bir parametre dağılımına sahip olduğundan, R3 = 2R4 koşulunun hafif bir ihlali bile, salınımların genliğinde amplifikatörün doygunluğuna kadar bir artışa veya salınımların veya bunların sönümlenmesine yol açacaktır. tam imkansızlık.

Tamamen açıklığa kavuşturmak için Vina köprüsüne bir yükseltici basamak ekleyeceğiz. Basit olması için, bir işlemsel yükselteç (op-amp) bağlayalım.

Pirinç. 3 - Şarap köprüsüne sahip en basit jeneratör

Genel olarak, bu şemayı kullanmanın yolu bu değildir, çünkü her durumda köprünün parametrelerinde bir dağılım olacaktır. Bu nedenle, R4 direnci yerine doğrusal olmayan veya kontrollü bir direnç tanıtılır. Örneğin, doğrusal olmayan bir direnç, transistörler kullanılarak kontrollü direnç, hem alan etkili hem de bipolar ve diğer saçmalıklar. Çoğu zaman, köprüdeki R4 kesici, dinamik direnci artan akım genliği ile artan bir mikro güç akkor lamba ile değiştirilir. Filamentin yeterince büyük bir termal ataleti vardır ve birkaç yüz hertz frekanslarında, devrenin çalışmasını bir süre içinde pratik olarak etkilemez.

Wien köprüsüne sahip jeneratörlerin iyi bir özelliği vardır: R1 ve R2 dirençleri alternatif olanlarla değiştirilirse, ancak yalnızca ikili ile değiştirilirse, üretim frekansı belirli sınırlar içinde düzenlenebilir. C1 ve C2 iletkenlerini bölümlere ayırmak mümkündür, daha sonra aralıkları değiştirmek ve çift değişkenli bir dirençle aralıklardaki frekansı sorunsuz bir şekilde ayarlamak mümkün olacaktır. Tanktakiler için, bir Wien köprü jeneratörünün neredeyse pratik bir diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir.

Pirinç. 4 - Şarap köprülü RC jeneratörü

Böylece Vin köprüsü, C1-C8 kondansatörleri, R1 çift rezistans ve R2R3 resikleri tarafından oluşturulur. SA1 anahtarı, seçilen aralıkta R1 kesici - yumuşak ayar ile aralığı seçmek için kullanılır. Op-amp DA2, yüke uygun bir voltaj takipçisidir.

uzaktan kumandaEşleşen kademeli ve faz kaydırma devreli osilatör

RC osilatörlerinin ana avantajı, kararlı düşük frekanslı salınımlar (20 kHz'e kadar) üretme yeteneğidir. Bu tür jeneratörlerin dezavantajı, LC otojeneratörlere kıyasla ekonomik olmamalarıdır, çünkü RC otojeneratörleri yumuşak bir kendi kendine uyarma modunda çalışır.

RC osilatörlerinde RC filtreler seçici bir devre oluşturmak için kullanılır.İncelenen osilatörde birkaç RC filtresinin seri bağlanmasıyla pozitif bir geri besleme devresi kurulur.

Şekil 16'da gösterilen RC filtresinde meydana gelen süreçleri göz önünde bulundurun, a. Anlaşılır olması için açıklama bir vektör diyagramı kullanılarak açıklanacaktır (Şekil 16, b). Girişe Uin gerilimi uygulandığında, devrede i akımı akar. Bu akım kapasitör U C ve direnç U R arasında bir voltaj düşüşü yaratır. U R gerilimi aynı zamanda Uout çıkış gerilimidir. Uout gerilimi, i akımı ile aynı fazdadır ve U C gerilimi, Uout'a göre 90 ° kaydırılır. Devrenin girişindeki voltaj, Uout ve U C vektörlerinin geometrik toplamına eşittir ve Uin vektörüne karşılık gelir. Uin ve Uout vektörleri, birbirlerine göre j açısı ile faz kaymıştır.

Şekil 16 - Bir RC filtresinin şematik bir diyagramı ve içinde meydana gelen süreçleri açıklayan bir vektör diyagramı.

Kondansatörün kapasitansı azaltılarak j açısı artırılabilir. Şema j'den görüldüğü gibi<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.

Şekil 17 - Üç bağlantılı faz kaydırma devrelerinin temel elektrik şemaları

Bu şemaları kullanırken üretilen salınımların sıklığı, ifadelerle belirlenir:

Şekil 17'de gösterilen devre için ve

fg = 0.065 /uzaktan kumanda (27)

Şekil 18 - Faz kaydırma devresinin bağlantılarının çıkışındaki voltajların zamanlama şemaları

Şekil 17'de gösterilen devre için b

fg = 0.39 /uzaktan kumanda (28)

burada R = R 1 = R 2 = R 3 ve C = C 1 = C 2 = C 3

Böylece, söz konusu jeneratördeki filtreler aynı anda birkaç işlevi yerine getirir: üretilen salınımların frekansını belirler, salınımların şeklini belirler ve faz dengesinin uygulanmasına katılırlar.

Eşleştirme aşamasına ve faz kaydırma devresine sahip bir RC osilatörünün şematik diyagramı Şekil 19'da gösterilmektedir.

Bu jeneratörde, amplifikatör aşaması bir VT1 transistörüne monte edilmiştir. Amplifikatör, direnç R3 ile yüklenir. Üç bağlantılı faz kaydırma devresi, C4 C5 C6 ve R4 R5 R6 elemanlarından oluşur. Transistör VT1'in düşük giriş direncini faz kaydırma devresinin direnciyle eşleştirmek için bir eşleştirme aşaması kullanılıyor mu? verici takipçisi Bu aşama, ortak bir kollektöre sahip bir devreye göre bağlanmış bir VT2 transistörüne monte edilir. Bu aşamanın yokluğunda, düşük giriş empedansı VT1, geri besleme devresini atlayacak ve geri besleme katsayısını önemli ölçüde azaltacaktır ve bu

Şekil 19 - Eşleştirme aşamasına ve faz kaydırma devresine sahip bir RC osilatörünün şematik elektrik diyagramı

genlik dengesi koşuluna uyulmamasına yol açacaktır. Direnç R9, emitör takipçisi için yük görevi görür. Transistörlere voltaj sapması, R1 R2 ve R7 R8 voltaj bölücüler tarafından sağlanır. C1 R10 öğeleri bir güç filtresidir. C2 C3 C7 dekuplaj kapasitörleridir. Böyle bir jeneratörün geri besleme faktörü 1/29'dur, bu nedenle genlikleri dengelemek için amplifikatör kazancı Cus?29 olmalıdır.

Faz dengeli devreli RC osilatör

Çift sayıda amplifikatör aşamasına sahip jeneratörlerde, pozitif geri besleme devresinde faz kaydırma devrelerinin kullanılmasına gerek yoktur. Bu tür jeneratörlerin çıkış geriliminde gerekli frekansın salınımlarını seçmek için, geri besleme devresine frekans seçici özelliklere (faz dengeli devre) sahip dört kutuplu bir cihaz dahildir. Böyle bir iki kapılı ağın şematik bir diyagramı Şekil 20'de gösterilmektedir.

Salınımlar oluşturmak için, bu dört kutuplu cihazın giriş gerilimi Uin ile çıkış gerilimi Uout arasında bir faz kayması oluşturmaması gerekir, yani j in'in jout'a eşit olması gerekir. j in = j out olduğu frekans, ifade ile belirlenir.

Şekil 20 - Frekans seçici dört kapılı bir ağın şematik elektrik diyagramı

Fr = 1/2P ? R 1 C 1 R 2 C 2 (29)

R 1 = R 2 = R, C 1 = C 2 = C seçimini yapmak uygundur, bu durumda 26 ifadesi aşağıdaki formu alacaktır.

Fr = 1/2P uzaktan kumanda (30)

Diğer tüm frekanslarda bir faz kayması meydana gelir, bu da bu frekanslarda faz dengesi koşulunun sağlanmayacağı ve bu frekanslarda salınım olmayacağı anlamına gelir.

Bu durumda geri besleme katsayısı 1/3'e eşit olacaktır ve bu nedenle genlikleri dengelemek için osilatör yükselticisinin yükseltme faktörü en az 3 olmalıdır.

Faz dengeli devreli bir RC osilatörünün şematik elektrik diyagramı Şekil 21'de gösterilmektedir.

Şekil 21 - Faz dengeli devreli bir RC osilatörünün şematik diyagramı

Bu jeneratörde, amplifikatör, VT1 ve VT2 transistörlerine monte edilmiş iki yükseltme aşamasına monte edilmiştir. Bu aşamalar, R3 ve R5 dirençleri tarafından yüklenir. Önyargı voltajı, R2 ve R4 dirençleri aracılığıyla sabit bir taban akımı ile transistörlere uygulanır. C1 R1 C2 R2 elemanları, pozitif geri besleme devresinde faz dengeli bir devre oluşturur. C4 C5 elemanları, kapasitörleri ayrıştırır. R6 C3 güç filtresi elemanları. Bu devredeki genlik dengesi koşulu, yardımı ile 3'lük bir kazancın kolayca elde edildiği iki yükseltme aşaması nedeniyle yerine getirilir.Faz dengesi, ortak bir vericiye sahip bir devreye göre iki transistörün açılmasıyla elde edilir ( bu durumda toplam faz kayması 180 ° + 180 ° = 360 ° 'dir) ...

Şarap Köprülü RC Osilatörü

Bu jeneratörün avantajı, üretilen salınımların frekansını değiştirme yeteneğidir. Bu jeneratörün şematik diyagramı Şekil 22'de gösterilmiştir.

Şekil 22 - Wien köprülü bir RC osilatörünün şematik elektrik diyagramı

Bu jeneratörde, amplifikatör ayrıca VT1 ve VT2 transistörlerine monte edilmiş iki yükseltme aşamasına sahiptir. Bu aşamalar, R4 ve R9 dirençleri tarafından yüklenir. Önyargı voltajı, dirençlere R2 R3 ve R7 R8 voltaj bölücüler aracılığıyla sağlanır.

Çıkış voltajı, Wien köprüsünün kollarından biri olan faz dengeli devre C1 R1 C2 R3 aracılığıyla amplifikatörün girişine beslenir, ikinci kol R6 R5 elemanlarından oluşur. İkinci dal, amplifikatörün çıkışına büyük bir kapasitör C5 aracılığıyla bağlanır, böylece R5 R6 devresi fark edilir bir faz kayması oluşturmaz. Olumlu geri besleme ile birlikte, R5 R10 C5 R6 elemanlarının oluşturduğu olumsuz geri besleme tanıtıldı. Negatif geri besleme, kazancı düşürerek, üretilen salınımların doğrusal olmayan bozulmasını önemli ölçüde azaltır. Kazançtaki bir azalma, genliklerin dengesinde bir bozulmaya yol açmaz, çünkü gerçek bir iki aşamalı amplifikatör, 3'ten çok daha büyük bir kazanca sahiptir. Ek olarak, R5 R10 elemanları, transistörlerin çalışma noktasının sıcaklık stabilizasyonunu sağlar. . Söz konusu jeneratörde üretilen salınımların frekansı, R1 R3 dirençlerinin eşzamanlı olarak ayarlanmasıyla kontrol edilir, ancak aynı zamanda kapasitörlerin C1 C2 kapasitanslarının eşzamanlı olarak ayarlanmasıyla da gerçekleştirilebilir.