Qaysi hollarda rc tipidagi osilator ishlatiladi. RC generatorlari

RC-generator garmonik tebranishlar generatori deb ataladi, unda tebranishlar tizimi o'rniga elementlarni o'z ichiga oladi. L va BILAN, rezistiv sig'imli sxema ishlatiladi ( RC-zanjir), chastota selektivligiga ega.

Induktorlarning kontaktlarning zanglashiga olib tashlanishi generatorning o'lchamlari va og'irligini sezilarli darajada kamaytirishga imkon beradi, ayniqsa past chastotalarda, chunki chastotaning pasayishi bilan induktorlarning o'lchamlari keskin ortadi. Muhim afzallik RC-generatorlar bilan solishtirganda LC- generatorlar - integral texnologiyadan foydalangan holda ularni ishlab chiqarish qobiliyati. lekin RC- generatorlar past sifat omili tufayli hosil bo'lgan tebranishlar chastotasining past barqarorligiga ega RC- zanjirlar, shuningdek, chiqish tebranish spektrida yuqori harmoniklarning yomon filtrlanishi tufayli tebranishlarning yomon shakli.

RC- generatorlar keng chastota diapazonida (gerts fraktsiyalaridan o'nlab megahertsgacha) ishlashi mumkin, ammo ular aloqa uskunalari va o'lchash uskunalarida asosan past chastotalarda qo'llanilishini topdilar.

Nazariya asoslari RC-generatorlar sovet olimlari V.P.Aseev, K.F.Teodorchik, E.O.Saakov, V.G.Kriksunov va boshqalar tomonidan yaratilgan.

RC- generator odatda chiroq, tranzistor yoki integral sxemada ishlab chiqarilgan keng polosali kuchaytirgichni o'z ichiga oladi va RC- selektiv xususiyatlarga ega bo'lgan va tebranishlar chastotasini aniqlaydigan qayta aloqa sxemasi. Kuchaytirgich passiv elementlardagi energiya yo'qotishlarini qoplaydi va amplituda o'z-o'zidan qo'zg'alish shartining bajarilishini ta'minlaydi. Qayta aloqa zanjiri o'z-o'zidan qo'zg'alish fazasi sharti faqat bitta chastotada bajarilishini ta'minlaydi. Teskari aloqa sxemasining turi bo'yicha RC-generatorlar ikki guruhga bo'linadi:

qayta aloqa zanjirida nol fazali siljish bilan;

teskari aloqa pallasida 180 ga faza siljishi bilan.

Yaratilgan tebranishlar shaklini yaxshilash uchun RC-generatorlar tebranishlar amplitudasining oshishini cheklovchi nochiziqli elementlardan foydalanadilar. Bunday elementning parametrlari ularning oniy qiymatlariga emas, balki tebranishlarning amplitudasiga qarab o'zgaradi (qarshiligi u orqali o'tadigan oqim bilan isitish darajasiga bog'liq bo'lgan termistor). Bunday cheklash bilan tebranishlar shakli o'zgarmaydi, ular statsionar rejimda ham garmonik bo'lib qoladi.

Ikkala turni ham ko'rib chiqing RC- avtogeneratorlar.

Teskari aloqa pallasida 180 fazali siljishli osilator.

Bunday avtogenerator uch bo'g'inli zanjirli avtogenerator deb ham ataladi. RC.

Sxemalarda RC- teskari aloqa pallasida 180 ga faza siljishi bo'lgan generatorlar, kirish kuchlanishining fazasini o'zgartiradigan kuchaytirgichlar ishlatiladi. Bunday kuchaytirgich, masalan, inverting kirishiga ega operatsion kuchaytirgich, bir bosqichli kuchaytirgich yoki toq sonli teskari bosqichli ko'p bosqichli kuchaytirgich bo'lishi mumkin.

Faza balansi tenglamasini bajarish uchun qayta aloqa zanjiri OC = 180 faza almashinuvini ta'minlashi kerak.

Teskari aloqa zanjirining tuzilishini asoslash uchun eng oddiy faza-chastota xususiyatlarini takrorlaymiz. RC-bog'lanishlar (3.4-rasm).

Guruch. Variant 3 RC-link va uning FFC

Guruch. Variant 4 RC-link va uning FFC

Grafiklardan shuni ko'rish mumkinki, eng oddiy RC-link 90 dan oshmaydigan fazali siljishni kiritadi. Shuning uchun 180 fazali siljish uchta elementarni kaskadlash orqali amalga oshirilishi mumkin. RC-bog'lanishlar (5-rasm).

Guruch. 5 Uch zvenoning sxemalari va fazaviy xarakteristikalari RC-zanjirlar

Elementlar RC-sxemalarni generatsiya chastotasida 180 fazali siljish olish uchun hisoblab chiqilgan.Uch liniyali generatorning variantlaridan biri. RC 6-rasmda ko'rsatilgan

Guruch. 6-uch zanjirli generator RC

Generator rezistorli tranzistor kuchaytirgich va qayta aloqa zanjiridan iborat. Umumiy emitentga ega bo'lgan bir bosqichli kuchaytirgich kollektordagi kuchlanish va K = 180 bazasidagi kuchlanish o'rtasidagi o'zgarishlarni amalga oshiradi. Shuning uchun, fazaviy muvozanatni amalga oshirish uchun, qayta aloqa davri hosil qilingan tebranishlarning chastotasida OC ta'minlashi kerak. = 180.

Teskari aloqa zanjirini tahlil qilaylik, buning uchun halqa oqimi usuli yordamida tenglamalar tizimini tuzamiz.

Olingan tizimni teskari aloqa koeffitsientiga qarab yechib, ifodani olamiz

Bu ifodadan kelib chiqadiki, 180 fazali siljish haqiqiy va salbiy qiymat bo'lgan holatda olinadi, ya'ni.

shuning uchun chastotada hosil qilish mumkin

Ushbu chastotada qayta aloqa koeffitsienti moduli

Bu shuni anglatadiki, o'z-o'zidan tebranishlarni qo'zg'atish uchun kuchaytirgich koeffitsienti 29 dan katta bo'lishi kerak.

Jeneratorning chiqish kuchlanishi odatda tranzistorning kollektoridan olinadi. Garmonik tebranishlarni olish uchun emitent sxemasiga termistor kiritilgan R T qarshilikning ijobiy harorat koeffitsienti bilan. Tebranishlar amplitudasining ortishi bilan qarshilik R T ortadi va AC kuchaytirgichdagi salbiy teskari aloqa chuqurligi oshadi, mos ravishda daromad kamayadi. Statsionar tebranish rejimi paydo bo'lganda ( TO= 1), kuchaytirgich chiziqli bo'lib qoladi va kollektor oqimining to'lqin shaklining buzilishi yo'q.

Teskari aloqa pallasida nol fazali siljishli osilator.

Sxemalarning xarakterli xususiyati RC-teskari aloqa zanjirida nol fazali siljishli generatorlar - ulardagi kirish signalining fazasini o'zgartirmaydigan kuchaytirgichlardan foydalanish. Bunday kuchaytirgich, masalan, inverting bo'lmagan kirishga ega bo'lgan operatsion kuchaytirgich yoki teskari bosqichlarning teng soniga ega ko'p bosqichli kuchaytirgich bo'lishi mumkin. Nolinchi fazali siljishni ta'minlovchi qayta aloqa davrlari uchun ba'zi mumkin bo'lgan variantlarni ko'rib chiqaylik (7-rasm).

Guruch. 7 Nol fazali siljishni ta'minlovchi qayta aloqa davrlarining variantlari

Ular ikkita havoladan iborat bo'lib, ulardan biri ifodalaydi RS- ijobiy fazali siljish bilan bog'lanish, ikkinchisi - salbiy o'zgarishlar bilan. Fazali javobni ma'lum bir chastotada (generatsiya chastotasi) qo'shilishi natijasida nolga teng faza almashinuvini olish mumkin.

Amalda, nol fazali siljish bilan selektiv sxema sifatida eng ko'p ishlatiladigan fazali muvozanatli ko'prik yoki boshqa yo'l bilan Wien ko'prigi (7-rasm c), uning qo'llanilishi diagrammada ko'rsatilgan. RC-operatsion kuchaytirgichda yasalgan nol fazali siljishli generator (8-rasm).

Guruch. sakkiz RC- OS pallasida nol fazali siljishli generator

Ushbu sxemada kuchaytirgichning chiqishidagi kuchlanish Wien ko'prigining elementlari tomonidan tashkil etilgan qayta aloqa zanjiri orqali uning inverting bo'lmagan kirishiga qo'llaniladi. R 1 C 1 va R 2 C 2. Rezistor zanjiri RR T tebranishlar amplitudasining o'sishini cheklash va ularning garmonik shaklini saqlab qolish uchun mo'ljallangan yana bir teskari aloqani hosil qiladi. Operatsion kuchaytirgichning inverting kirishiga salbiy qayta aloqa kuchlanishi qo'llaniladi. Termistor R T qarshilikning salbiy harorat koeffitsientiga ega bo'lishi kerak.

Qayta aloqa siklining daromadi

haqiqiy va ijobiy bo'lishi kerak, va bu tenglik qachon mumkin

Bu erdan hosil bo'lgan tebranishlarning chastotasi aniqlanadi. Agar R 1 = R 2 =R, C 1 = C 2 = C, keyin

0 chastotada o'z-o'zidan qo'zg'alish uchun amplituda sharti tengsizlikning bajarilishini talab qiladi

Tenglik bilan R 1 = R 2 = R va C 1 = C 2 = C daromad TO > 3.

Tebranish chastotasini qarshiliklarni o'zgartirish orqali o'zgartirish mumkin R yoki kondensatorlar BILAN, Wien ko'prigining bir qismidir va tebranishlarning amplitudasi qarshilik bilan tartibga solinadi. R.

Asosiy afzallik RC- oldingi generatorlar LC-generatorlar shundan iboratki, birinchisini past chastotalar uchun amalga oshirish osonroq. Misol uchun, agar qayta aloqa pallasida nol fazali siljish bo'lgan generator pallasida bo'lsa (8-rasm). R 1 = R 2 = 1 MOhm, C 1 = C 2 = 1 mF, keyin hosil qilingan chastota

.

Xuddi shu chastotani olish uchun LC-generator, induktivlik talab qilinadi L= 10 16 H da BILAN= 1 mF, bu amalga oshirish qiyin.

V RC-generatorlar bir vaqtning o'zida quvvatlarning qiymatlarini o'zgartirish orqali mumkin BILAN 1 va BILAN 2, avvalgisidan ko'ra kengroq chastotani sozlash diapazonini oling LC-generatorlar. Uchun LC-generatorlar

uchun esa RC-generatorlar, at BILAN 1 = BILAN 2

Kamchiliklarga RC-generatorlar nisbatan yuqori chastotalarda ularni amalga oshirish ancha qiyin ekanligi bilan izohlash kerak. LC-generatorlar. Haqiqatan ham, sig'imning qiymatini o'rnatish sig'imidan kamroq darajaga tushirish mumkin emas va rezistorlar qarshiliklarining pasayishi daromadning pasayishiga olib keladi, bu esa o'z-o'zidan qo'zg'alish uchun amplituda shartni bajarishni qiyinlashtiradi.

Ro'yxatda keltirilgan afzalliklar va kamchiliklar RC-generatorlar ularning past chastotali diapazonda katta chastotali bir-biriga mos keladigan koeffitsienti bilan ishlatilishiga sabab bo'ldi.

Eng keng tarqalgan bo'lib, ikki turdagi o'zgarishlar sxemalari mavjud: zinapoya deb ataladigan (3-rasm, a, b) va Wien ko'prigi (3-rasm, c).

Guruch. 3. Uch bo‘g‘inli RS sxemalar (a, b) va Wien ko'prigi sxemasi (c)

Narvon zanjirlari odatda uchta ketma-ket ulanishni ifodalaydi RC havolalar, ularning har biri bir xil elementlarga ega ( R 1 = R 2 = R 3 = R va C 1 = C 2 = C 3 = C ) signalning 60 ° fazali siljishini ta'minlaydi. Natijada, chiqish kuchlanishi kirish kuchlanishiga nisbatan 180 ° ga o'zgaradi. Zanjir elementlaridan qaysi biri yakuniy ekanligiga qarab, ular ham nomlanadi BILAN -parallel (3-rasm, a), yoki R -parallel (3-rasm, b). Tebranishlarni qo'zg'atish uchun kuchaytirgich ham 180 ° faza almashinuviga ega bo'lishi kerak, ya'ni. teskari bo'lishi kerak. Narvon sxemasi kuchaytirgichning inverting kirishiga ulangan bo'lishi kerak.

Jeneratör chastotasi vaqt konstantasi bilan belgilanadi RC zanjirlar. Shartda bu davrlar uchun hosil bo'lgan sinusoidal tebranishlarning chastotasi R 1 = R 2 = R 3 = R va C 1 = C 2 = C 3 = C quyidagi formulalar bilan hisoblanadi:

Sxema uchun BILAN -parallel

sxema uchun R -parallel

Amplitudalar muvozanatini ta'minlash uchun kuchaytirgichning kuchayishi fazani o'zgartirish davri tomonidan kiritilgan zaiflashuvga teng bo'lishi kerak, bu orqali chiqishdagi kuchlanish kuchaytirgichning kirishiga kiradi yoki undan oshib ketadi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, yuqoridagi sxemalar uchun susaytirish 210. Shuning uchun, bir xil bo'g'inlarga ega bo'lgan uch bo'g'inli fazali siljish zanjirlaridan foydalangan holda, kuchaytirgichning kuchayishi 210 dan oshsagina chastotali sinusoidal tebranishlarni hosil qilishi mumkin. Ko'prik (zanjir) sharoblari (rasm). 3 , c) ikkitadan iborat RS havolalar. Birinchi havola ketma-ket ulanishdan iborat R va BILAN va qarshilikka ega

Ikkinchi bo'g'in bir xilning parallel ulanishidan iborat R va BILAN va qarshilikka ega

Ijobiy qayta aloqa aloqasining uzatish nisbati ifoda bilan aniqlanadi

almashtirishdan keyin Z1 va Z2 , toping

Agar shart bajarilsa

keyin faza almashinuvi ham nolga teng bo'ladi.

Bunday holda, generatorning chastotasi formula bilan aniqlanishi mumkin

Shunday qilib, "kvazi-rezonans" chastotasidagi Wien ko'prigi faza almashinuvini yaratmaydi va 1/3 ga teng zaiflashuvga ega. Shuning uchun, Wien ko'prigi kuchaytirgichdagi ijobiy geribildirim pallasiga kiritilishi kerak, kontaktlarning zanglashiga olib borilganda kuchaytirish koeffitsienti. OS kamida bo'lishi kerak 3. Bu holda bir bosqichli kuchaytirgich davrlarini foydalanish mumkin emas. Umumiy emitent yoki umumiy manbaga ega bo'lgan bosqichlarda kirish va chiqish signallari o'rtasidagi faza almashinuvi 180 ° , bu ulardan foydalanishni istisno qiladi, chunki bunda faza balansi sharti buziladi. Umumiy kollektor yoki umumiy manbaga ega bo'lgan sxemalar, garchi ular signal fazalarini teskari qilmasalar ham, kuchlanishning kuchayishi birlikdan kamroq bo'ladi, buning natijasida amplituda balansi shartini bajarish mumkin emas. Umumiy tayanch yoki umumiy eshikli kuchaytirgich bosqichlari juda past kirish empedansiga ega, bu esa qayta aloqa kiritilganda uning chiqishini o'chirib, uning daromadini kamaytiradi. Shuning uchun balans shartini bajarish juda qiyin bo'lib chiqadi. Shuning uchun, diskret elementlarga asoslangan generatorni qurishda ikki bosqichli kuchaytirgich ishlatiladi.

Eng oddiy - operatsion kuchaytirgich yordamida Wien ko'prigida osilator qurish. Unda zanjir bor Rasm Wien ko'prigi tomonidan yaratilgan to'g'ridan-to'g'ri, teskari bo'lmagan kirishga ulanishi mumkin va kerakli daromadni kontaktlarning zanglashiga olib keladigan rezistiv bo'luvchi bilan o'rnatish mumkin. OOS inverting kirishiga ulangan (4-rasm).

Guruch. 4. Generatorga asoslangan OU

Zanjirdagi rezistorlar nisbati OOS, amplitudalar muvozanati shartining bajarilishini ta'minlash, nisbatiga mos kelishi kerak, chunki inverting bo'lmagan kirishga qo'llaniladigan signal uchun daromad ko'rsatilgan rezistorlar nisbatidan bir kattaroqdir.

Tebranuvchi elektron generatorlari sinusoidal yuqori chastotali tebranishlarning manbalari sifatida almashtirib bo'lmaydi. 15 ... 20 kHz dan kam chastotali tebranishlarni yaratish uchun ular noqulay, chunki tebranish davri juda og'ir.

Past chastotali LC - generatorlarning yana bir kamchiligi ularni chastota diapazonida sozlashning qiyinligi. Bularning barchasi yuqoridagi chastotalarda RC generatorlarining keng qo'llanilishiga olib keldi, ularda tebranish sxemasi o'rniga chastotali elektr RC filtrlari qo'llaniladi. Ushbu turdagi generatorlar gerts fraktsiyalaridan yuzlab kilogertsgacha bo'lgan nisbatan keng chastota diapazonida etarlicha barqaror sinusoidal tebranishlarni yaratishi mumkin. Ular kichik va engildir va RC-generatorlarning bu afzalliklari past chastotali mintaqada eng to'liq namoyon bo'ladi.

4.2 rc-generatorning blok diagrammasi

Ushbu sxema rasmda ko'rsatilgan. № 7.

Shakl No 7. RC avtogeneratorining blok diagrammasi.

Sxemada rezistor bilan yuklangan va doimiy kuchlanish manbasidan quvvat oladigan kuchaytirgich 1 mavjud 3. Kuchaytirgichning o'z-o'zidan qo'zg'alishi uchun, ya'ni. barqaror tebranishlarni olish uchun uning kirishiga chiqish kuchlanishining kirish kuchlanishidan oshib ketadigan (yoki unga teng) bir qismini etkazib berish kerak va fazada u bilan mos keladi. Boshqacha qilib aytganda, kuchaytirgich ijobiy qayta aloqa bilan qoplangan bo'lishi kerak va to'rt kutupli teskari aloqa 2 etarli uzatish koeffitsientiga ega bo'lishi kerak. Ikki kutupli qurilma 2 rezistorlar va kondansatkichlardan tashkil topgan fazani o'zgartirish sxemasini o'z ichiga olgan holda, kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi faza siljishi 180 0 bo'lsa, bu muammo hal qilinadi.

4.3 Fazalarni o'zgartirish sxemasining ishlash printsipi

Uning diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. № 8a, rasmdagi vektor diagrammasi yordamida tasvirlangan. № 8b.

8-rasm. Fazani o'zgartirish sxemalari: a - sxematik diagramma; b - vektor diagrammasi; c, d - uch bo'g'inli zanjirlar

Ushbu RC sxemasining kirishiga U1 kuchlanish qo'llanilsin. Bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan I oqimini keltirib chiqaradi, bu esa kondansatkichda kuchlanishning pasayishiga olib keladi

(bu erda ō - U1 kuchlanishining chastotasi) va qarshilik bo'ylab U R = IR, bu bir vaqtning o'zida chiqish kuchlanishi U2. Bunday holda, oqim I va kuchlanish Uc o'rtasidagi o'zgarishlar burchagi 90 0 ga teng, oqim I va kuchlanish U R o'rtasida - nolga teng. U1 kuchlanish vektori U C va U R vektorlarining geometrik yig'indisiga teng va U2 vektori bilan ph burchak hosil qiladi. Kondensator C ning sig'imi qanchalik kichik bo'lsa, ph burchagi 90 0 ga yaqinroq bo'ladi.

4.4 rc - osilatorning o'z-o'zidan qo'zg'alishi shartlari

RC sxemasi elementlarining qiymatlarini o'zgartirish orqali olinishi mumkin bo'lgan eng katta burchak ph 90 0 ga yaqin. Amalda R va C sxema elementlari quyidagicha tanlanadi. Shunday qilib, burchak ph = 60 0 bo'lsin. Shuning uchun, fazaviy muvozanat shartini bajarish uchun zarur bo'lgan faza burchagi ph = 180 0 ni olish uchun. Uchta RC havolasini ketma-ket ulash talab qilinadi.

Shaklda. 8-sonli c, d uchta bo'g'inli fazani o'zgartirish sxemalarining ikkita variantini ko'rsatadi. R1 = R2 = R3 = R va C1 = C2 = C3 = C da 180 0 burchak ostida chiqish va kirish kuchlanishlari orasidagi faza almashinuvi chastotalarda ta'minlanadi: f 01 ≈ (8c-rasmdagi sxemada) va f 02 ≈ (8d sxemasida), bu erda R ohmlarda, C- faradlarda va f 0 - gertsda ifodalanadi. f 01 va f 02 qiymatlari bir vaqtning o'zida o'z-o'zidan tebranish chastotasi hisoblanadi.

Amplitudalar muvozanatini ta'minlash uchun kuchaytirgich K usning kuchayishi qayta aloqa zanjirining uzatish koeffitsientidan kam bo'lmasligi kerak K o.s. =. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, berilgan sxemalar uchun K o.c =. Shunday qilib, bir xil bo'g'inlarga ega bo'lgan uch bo'g'inli fazali siljish sxemalarini o'z ichiga olgan RC-generatorlarda o'z-o'zidan tebranish faqat shartlar mavjud bo'lganda mumkin.

f auto = f 01 (yoki f auto = f 02); K mo'ylovi ≥29.

RC generatorlari o'z-o'zidan tebranadigan tizimlar sinfiga kiradi

dam olish turi. Bunday generatorning asosiy elementlari quyidagilardir

kuchaytirgich va rezistorlardan tashkil topgan aperiodik aloqalar va

kondansatörler. Tarkibida tebranish sxemasiga ega bo'lmaslik, masalan

generatorlar esa shakliga yaqin tebranishlarni olish imkonini beradi

garmonik. Biroq, foydalanilganda tizimning kuchli regeneratsiyasi bilan

kuchaytirgich xarakteristikasining deyarli chiziqli bo'lmagan hududlari, tebranish rejimi,

tebranish davrining yo'qligi tufayli u juda buziladi. Shunung uchun

generator chegaraning biroz oshib ketishi bilan ishlashi kerak

o'z-o'zini qo'zg'atish.

RC tipidagi generatorlarning asosiy afzalliklari oddiylik va

kichik o'lchamlar. Bu afzalliklar, ayniqsa, qachon namoyon bo'ladi

past chastotalarni hosil qiladi. 100 Gts chastotali chastotalarni yaratish uchun

LC generatorlari (Tomson generatorlari) juda katta hajmni talab qiladi

induktivlik va sig'imlarning qiymatlari

Oldingi bobda LC avtogeneratorlari ko'rib chiqildi. Ular yuqori chastotalarda qo'llaniladi. Agar past chastotalarni yaratish kerak bo'lsa, LC generatorlaridan foydalanish qiyinlashadi. Nega? Hammasi juda oddiy. Chunki tebranishlarni hosil qilish chastotasini aniqlash formulasi quyidagicha ko'rinadi:

chastotani kamaytirish uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sig'imini va indüktansını oshirish kerakligini ko'rish oson. Va sig'im va indüktansning ortishi bevosita umumiy o'lchamlarning oshishiga olib keladi. Boshqacha qilib aytganda, konturning o'lchamlari ulkan bo'ladi. Va chastotani barqarorlashtirish bilan vaziyat yanada yomonlashadi.

Shuning uchun biz RC-ossillyatorlarni o'ylab topdik, biz bu erda ko'rib chiqamiz.

Eng oddiy RC generatori - bu uch fazali fazali sxema bo'lib, u bir xil belgining reaktiv elementlari bo'lgan sxema deb ham ataladi. Bu rasmda ko'rsatilgan. 1.

Guruch. 1 - o'zgarishlar zanjiri bo'lgan RC-ossilator

Diagrammadan ko'rinib turibdiki, bu shunchaki kuchaytirgich bo'lib, uning chiqishi va kirishi o'rtasida signalning fazasini 180º ga o'zgartiradigan kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Ushbu sxema fazali siljish deb ataladi. Fazali siljish zanjiri C1R1, C2R2, C3R3 elementlaridan iborat. Resik va konderdan bitta zanjir yordamida 90º dan oshmaydigan faza siljishiga erishish mumkin. Aslida, siljish 60º ga yaqin. Shuning uchun, 180º fazali siljishni olish uchun uchta zanjir o'rnatilishi kerak. Oxirgi RC sxemasining chiqishidan signal tranzistor bazasiga beriladi.

Ish quvvat manbai yoqilgan paytdan boshlanadi. Kollektor oqimining hosil bo'lgan zarbasi chastotalarning keng va uzluksiz spektrini o'z ichiga oladi, ularda zarur bo'lgan avlod chastotasi bo'ladi. Bunday holda, fazani o'zgartirish davri sozlangan chastotaning tebranishlari o'chiriladi. Qolgan chastotalarning tebranishlari uchun o'z-o'zidan qo'zg'alish shartlari bajarilmaydi va shunga mos ravishda ular tezda parchalanadi. Tebranish chastotasi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Bunday holda, quyidagi shart bajarilishi kerak:

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

Bunday generatorlar faqat belgilangan chastotada ishlashga qodir.

Ko'rib chiqilayotgan generatorga qo'shimcha ravishda, fazani o'zgartirish sxemasidan foydalangan holda, yana bir qiziqarli, tasodifan, eng keng tarqalgan variant mavjud. Keling, rasmga qaraylik. 2.

Guruch. 2 - chastotaga bog'liq bo'lmagan ajratuvchi bilan passiv RC diapazonli filtr

Shunday qilib, ushbu tuzilma Wien-Robinson ko'prigi deb ataladi, garchi eng keng tarqalgan nomi shunchaki Wien ko'prigi. Ba'zi boshqa olimlar ikki "n" bilan Sharob ko'prigini yozadilar.

Ento dizaynining chap tomoni passiv tarmoqli o'tkazuvchan RC filtri bo'lib, chiqish kuchlanishi A nuqtada chiqariladi. O'ng tomon chastotadan mustaqil bo'luvchidan boshqa narsa emas. R1 = R2 = R, C1 = C2 = C deb umumiy qabul qilingan. Keyin rezonans chastotasi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

Bunday holda, daromadning moduli maksimal va 1/3 ga teng, fazalar almashinuvi esa nolga teng. Agar ajratgichning uzatish koeffitsienti tarmoqli filtrining uzatish koeffitsientiga teng bo'lsa, u holda rezonans chastotasida A va B nuqtalari orasidagi kuchlanish nolga teng bo'ladi va rezonans chastotasidagi faza javobi -90º dan + gacha ko'tariladi. 90º. Umuman olganda, quyidagi shart bajarilishi kerak:

Albatta, ideal yoki idealga yaqin holatlarda hamma narsa odatdagidek ko'rib chiqiladi. Ammo, aslida, vaziyat, har doimgidek, biroz yomonroq. Wien ko'prigining har bir haqiqiy elementi ma'lum parametrlarning tarqalishiga ega bo'lganligi sababli, hatto R3 = 2R4 shartining ozgina buzilishi ham tebranishlar amplitudasining kuchaytirgichning to'yinganligigacha oshishiga yoki tebranishlarning so'nishiga yoki ularning pasayishiga olib keladi. to'liq imkonsizlik.

To'liq tushunarli qilish uchun biz Vina ko'prigiga kuchaytiruvchi kaskadni joylashtiramiz. Oddiylik uchun operatsion kuchaytirgichni (op-amp) ulaymiz.

Guruch. 3 - Sharob ko'prigi bilan eng oddiy generator

Umuman olganda, bu sxemadan foydalanishning usuli emas, chunki har qanday holatda ko'prikning parametrlarida tarqalish bo'ladi. Shuning uchun, R4 qarshiligi o'rniga, ba'zi bir chiziqli bo'lmagan yoki boshqariladigan qarshilik kiritiladi. Masalan, chiziqli bo'lmagan qarshilik, tranzistorlar yordamida boshqariladigan qarshilik, ham dala effekti, ham bipolyar va boshqa axlat. Ko'pincha, ko'prikdagi R4 to'sar mikroquvvatli akkor chiroq bilan almashtiriladi, uning dinamik qarshiligi oqim amplitudasining oshishi bilan ortadi. Filament etarlicha katta termal inertiyaga ega va bir necha yuz gerts chastotalarida u bir davr ichida kontaktlarning zanglashiga olib kelishiga deyarli ta'sir qilmaydi.

Wien ko'prigi bo'lgan generatorlar bitta yaxshi xususiyatga ega: agar R1 va R2 rezistorlari o'zgaruvchan rezistorlar bilan almashtirilsa, lekin faqat ikkitasi bilan almashtirilsa, ishlab chiqarish chastotasi ma'lum chegaralarda tartibga solinishi mumkin. C1 va C2 ​​o'tkazgichlarini bo'limlarga bo'lish mumkin, keyin diapazonlarni almashtirish mumkin bo'ladi va er-xotin o'zgaruvchan rezistor bilan diapazonlardagi chastotani silliq sozlang. Tankdagilar uchun Wien ko'prigi generatorining deyarli amaliy diagrammasi 4-rasmda ko'rsatilgan.

Guruch. 4 - Sharob ko'prigi bilan RC-generator

Shunday qilib, Vin ko'prigi C1-C8 kondensatorlari, R1 qo'sh qarshilik va R2R3 resikslari tomonidan hosil qilingan. SA1 kaliti diapazonni tanlash uchun ishlatiladi, R1 to'sar bilan - tanlangan diapazonda silliq sozlash. Op-amp DA2 yukga mos keladigan kuchlanish izdoshidir.

RCmos keladigan bosqichli va fazani o'zgartirish sxemasiga ega osilator

RC osilatorlarining asosiy afzalligi barqaror past chastotali tebranishlarni (20 kHz gacha) hosil qilish qobiliyatidir. Bunday generatorlarning kamchiligi shundaki, ular LC avtogeneratorlari bilan solishtirganda tejamkor emas, chunki RC avtogeneratorlari yumshoq o'z-o'zidan qo'zg'alish rejimida ishlaydi.

RC osilatorlarida RC filtrlari selektiv sxemani qurish uchun ishlatiladi.Ko'rib chiqilayotgan osilatorda bir nechta RC filtrlarni ketma-ket ulash orqali ijobiy qayta aloqa sxemasi quriladi.

Shakl 16, a da ko'rsatilgan RC filtrida sodir bo'lgan jarayonlarni ko'rib chiqing. Aniqlik uchun tushuntirish vektor diagrammasi yordamida tushuntiriladi (16-rasm, b). Kirishga Uin kuchlanish qo'llanilganda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqim i o'tadi. Bu oqim U C kondansatkichi va U R rezistorida kuchlanish pasayishini hosil qiladi. U R kuchlanishi bir vaqtning o'zida chiqish voltaji Uout. Uout kuchlanishi i oqimi bilan fazada va U C kuchlanishi Uout ga nisbatan 90 ° ga siljiydi. Devrenning kirish qismidagi kuchlanish Uout va U C vektorlarining geometrik yig'indisiga teng va Uin vektoriga mos keladi. Uin va Uout vektorlari bir-biriga nisbatan j burchakka faza siljiydi.

16-rasm - RC filtrining sxematik diagrammasi va unda sodir bo'layotgan jarayonlarni tushuntiruvchi vektor diagrammasi.

Kondensatorning sig'imini kamaytirish orqali j burchagini oshirish mumkin. J diagrammasidan ko'rinib turibdiki<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-rasm - Uch bo'g'inli fazali o'zgaruvchan davrlarning asosiy elektr diagrammalari

Ushbu sxemalardan foydalanganda hosil bo'lgan tebranishlarning chastotasi quyidagi iboralar bilan aniqlanadi:

17-rasmda ko'rsatilgan sxema uchun va

fg = 0,065 /RC (27)

18-rasm - Fazalarni o'zgartirish pallasining bo'g'inlari chiqishidagi kuchlanishning vaqt diagrammasi

17-rasmda ko'rsatilgan sxema uchun b

fg = 0,39 /RC (28)

Bu erda R = R 1 = R 2 = R 3 va C = C 1 = C 2 = C 3

Shunday qilib, ko'rib chiqilayotgan generatordagi filtrlar bir vaqtning o'zida bir nechta funktsiyalarni bajaradi: ular hosil bo'lgan tebranishlarning chastotasini aniqlaydi, tebranishlar shaklini aniqlaydi va faza balansini amalga oshirishda ishtirok etadi.

Tegishli bosqichli va fazalarni o'zgartirish sxemasiga ega RC osilatorining sxematik diagrammasi 19-rasmda ko'rsatilgan.

Ushbu generatorda kuchaytirgich bosqichi VT1 tranzistorida yig'iladi. Kuchaytirgich R3 rezistori bilan yuklangan. Uch bo'g'inli fazani almashtirish sxemasi C4 C5 C6 va R4 R5 R6 elementlaridan iborat. VT1 tranzistorining past kirish qarshiligini o'zgarishlar davrining qarshiligi bilan moslashtirish uchun mos keladigan bosqich ishlatiladimi? emitent izdoshi. Ushbu bosqich umumiy kollektorli sxema bo'yicha ulangan VT2 tranzistorida yig'iladi. Ushbu bosqich bo'lmasa, VT1 past kirish empedansi geribildirim pallasini chetlab o'tadi va qayta aloqa koeffitsientini sezilarli darajada kamaytiradi va bu

19-rasm - Mos keladigan bosqichli va fazani o'zgartirish sxemasiga ega RC osilatorining sxematik elektr diagrammasi

amplituda balansi shartiga rioya qilmaslikka olib keladi. Rezistor R9 emitent izdoshi uchun yuk bo'lib xizmat qiladi. Transistorlar uchun kuchlanish kuchlanishi R1 R2 va R7 R8 kuchlanish bo'luvchisi tomonidan ta'minlanadi. C1 R10 elementlari quvvat filtridir. C2 C3 C7 ajratuvchi kondansatkichlardir. Bunday generatorning qayta aloqa koeffitsienti 1/29 ni tashkil qiladi, shuning uchun amplitudalarni muvozanatlash uchun kuchaytirgichning kuchayishi Cus? 29 bo'lishi kerak.

Fazali muvozanatli kontaktlarning zanglashiga olib boradigan RC osilatori

Kuchaytirgich bosqichlarining soni teng bo'lgan generatorlarda musbat qayta aloqa pallasida fazani o'zgartirish davrlarini ishlatishning hojati yo'q. Bunday generatorlarning chiqish zo'riqishida kerakli chastotaning tebranishlarini tanlash uchun chastota-selektiv xususiyatlarga ega bo'lgan to'rt kutupli qurilma (faza-muvozanatli sxema) qayta aloqa zanjiriga kiritilgan. Bunday ikki portli tarmoqning sxematik diagrammasi 20-rasmda keltirilgan.

Tebranishlarni hosil qilish uchun ushbu to'rt kutupli qurilma Uin kirish kuchlanishi va Uout chiqish kuchlanishi o'rtasida faza almashinuvini kiritmasligi kerak, ya'ni j in j tashqariga teng bo'lishi kerak. J in = j chiqish chastotasi ifoda bilan aniqlanadi

Shakl 20 - Chastotani tanlash to'rt portli tarmoqning sxematik elektr diagrammasi

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

R 1 = R 2 = R, C 1 = C 2 = C ni tanlash qulay, keyin 26 ifoda shaklni oladi.

fr = 1/2p RC (30)

Boshqa barcha chastotalarda faza almashinuvi sodir bo'ladi, ya'ni bu chastotalarda faza balansi sharti bajarilmaydi va bu chastotalar bilan tebranishlar bo'lmaydi.

Bu holda qayta aloqa koeffitsienti 1/3 ga teng bo'ladi va shuning uchun amplitudalarni muvozanatlash uchun osilator kuchaytirgichining kuchaytirish koeffitsienti kamida 3 bo'lishi kerak.

Faza-muvozanatli zanjirli RC osilatorining sxematik elektr diagrammasi 21-rasmda ko'rsatilgan.

Shakl 21 - Fazali muvozanatli zanjirli RC osilatorining sxematik diagrammasi

Ushbu generatorda kuchaytirgich VT1 va VT2 tranzistorlarida yig'ilgan ikkita kuchaytiruvchi bosqichda yig'iladi. Ushbu bosqichlar R3 va R5 rezistorlari tomonidan yuklanadi. Yo'naltirilgan kuchlanish R2 va R4 rezistorlari orqali sobit tayanch oqimi bo'lgan tranzistorlarga qo'llaniladi. C1 R1 C2 R2 elementlari ijobiy qayta aloqa pallasida faza-muvozanatli sxema hosil qiladi. C4 C5 elementlari ajratuvchi kondansatkichlardir. R6 C3 quvvat filtri elementlari. Ushbu sxemada amplitudalar muvozanatining sharti ikkita kuchaytiruvchi bosqich tufayli bajariladi, ularning yordami bilan 3 ga ko'tarilish osonlashadi.Faza balansiga umumiy emitentli sxema bo'yicha ikkita tranzistorni yoqish orqali erishiladi ( bu holda umumiy faza siljishi 180 ° + 180 ° = 360 °) ...

Sharob ko'prigi bilan RC osilator

Ushbu generatorning afzalligi - hosil bo'lgan tebranishlarning chastotasini o'zgartirish qobiliyati. Ushbu generatorning sxematik diagrammasi 22-rasmda ko'rsatilgan.

22-rasm - Wien ko'prigi bilan RC osilatorining sxematik elektr diagrammasi

Ushbu generatorda kuchaytirgich VT1 va VT2 tranzistorlarida yig'ilgan ikkita kuchaytiruvchi bosqichga ega. Ushbu bosqichlar R4 va R9 rezistorlari tomonidan yuklanadi. Chiziqli kuchlanish rezistorlarga R2 R3 va R7 R8 kuchlanish ajratgichlari orqali beriladi.

Chiqish kuchlanishi Wien ko'prigining qo'llaridan biri bo'lgan C1 R1 C2 R3 fazali muvozanatli sxema orqali kuchaytirgichning kirishiga beriladi, ikkinchi qo'l R6 R5 elementlari tomonidan hosil bo'ladi. Ikkinchi filial kuchaytirgichning chiqishiga katta C5 kondansatörü orqali ulanadi, shuning uchun R5 R6 davri sezilarli faza almashinuvini yaratmaydi. Ijobiy fikr-mulohazalar bilan bir qatorda, R5 R10 C5 R6 elementlari tomonidan hosil qilingan salbiy teskari aloqa kiritiladi. Salbiy teskari aloqa, daromadni kamaytirish orqali hosil bo'lgan tebranishlarning chiziqli bo'lmagan buzilishlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Daromadning pasayishi amplitudalarning nomutanosibligiga olib kelmaydi, chunki haqiqiy ikki bosqichli kuchaytirgich 3 dan ancha katta daromadga ega. Bundan tashqari, R5 R10 elementlari tranzistorlarning ish nuqtasini harorat barqarorligini ta'minlaydi. Ko'rib chiqilayotgan generatorda hosil bo'lgan tebranishlarning chastotasi R1 dan R3 gacha bo'lgan rezistorlarning qarshiliklarini bir vaqtning o'zida sozlash bilan boshqariladi, ammo u bir vaqtning o'zida C1 C2 kondansatkichlarining sig'imlarini sozlash orqali ham amalga oshirilishi mumkin.