Электронные генераторы • Электронными генераторами называются автоколебательные системы, в которых энергия источников питания постоянного тока преобразуется в энергию незатухающих электрических сигналов переменного тока требуемой частоты и мощности.
Положительная обратная связь • Положительная обратная связь является главной общей особенностью всех генераторов. • Условие колебаний: 1 -βA 0=0, где A 0 – коэффициент усиления без обратной связи, β – величина, показывающая, какая часть выходного сигнала возвращается на вход.
Генератор LC типа • Любой автогенератор LC типа состоит из колеба тельного контура, в котором возбуждаются незатухающие колебания требуемой частоты; источника электрической энергии, за счет которого в контуре поддерживаются незатухающие колебания; транзистора, посредством которого регулируется подача энергии от источника в контур; элемента обратной связи, обеспечивающего передачу переменного напряжения необходимой величины из выходной цепи во входную для поддержания незатухающих колебаний в колебательном контуре. При включении источника питания в коллектор ной цепи транзистора возникает ток коллектора, который заряжает конденсатор колебательного контура. После заряда конденсатор разряжается на катушку Lк. В результате в Lк. Cк контуре возникают свободные колебания с частотой f 0, которые индуцируют в катушке связи Lб переменное напряже ние той же частоты, с которой происходят колебания в контуре. Это напряжение вызывает пульсацию тока коллектора (см. рисунок). Переменная составляю щая этого тока восполняет потери энергии в контуре, создавая в нем усиленное транзистором переменное напряжение. Повышение напряжения на контуре приводит к новому нарастанию напряжения на катушке обратной связи Lб, которое вызовет нарастание амплитуды переменной составляющей коллекторного тока, и т. д. В установившемся режиме рост тока в контуре ограничивается сопротивлением потерь, а также затуханием, вносимым в контур за счет прохождения тока по обмотке обратной связи Lб.
Генератор LC типа • Элементы схемы Rб, Cб, Rэ, Сэ предназначены для обеспечения необходимого режима работы по постоянному току и его термостабилизации. Дроссель Lдр является препятствием для переменной состав ляющей коллекторного тока, а конденсатор Ср —для его постоянной составляющей. • Незатухающие колебания в контуре автогенератора установятся лишь при выполнении двух основных условий. Первое из этих условий называют условием баланса фаз, которое сводится к тому, что в схеме генератора должна быть установлена положительная обратная связь между выходной и входной цепями транзистора. В этом режиме обеспечивается восполнение потерь энергии в контуре. Практически фазовое условие удовлетворяется, если напряжения на коллекторе и базе будут сдвинуты на 180°, а это достигается соответствующим включением концов катушек Lк и Lб. При отсутствии самовозбуждения необходимо переключить концы катушки Lб. Второе условие называют условием баланса амплитуд, которое состоит в том, что для возникновения автоколебательного режима необходима положительная обратная связь с выхода усилительного элемента на его вход, причем зату хание в контуре должно компенсироваться.
Генераторы LC-типа – это высокочастотные автогенераторы, работающие в диапазоне частот от 100 к. Гц до 100 МГц. Угловая частота свободных колебаний: Wо = 1/ Волновое сопротивление контура: P= Частота свободных колебаний: fо = 1/(2 * 3. 14 * ) Длина волны: l = 2*3. 14*10^8* Добротность контура: Q= P / R Затухание контура: d = 1/Q = R/ P
Генератор RC-типа • • В настоящее время для решения ряда задач требуются низкочастотные автогенераторы синусоидальных колебаний, работающие в диапазоне частот от долей герца до сотен килогерц. Генерация таких колебаний с помощью LC генераторов связана с больши миконструктивными трудностями. В LC генераторах при уменьшении частоты генерации необходимо уве личивать индуктивность Lк и емкость Ск колебательного контура, так как г= 1/ Lк. Cк. Увеличение емко сти и индуктивности колебательного контура приво дитк резкому возрастанию его габаритов и массы. Этого недостатка лишены автогенераторы RС типа, в которых вместо колебательных контуров используются избирательные RС фильтры. В схеме на рисунке используется обычный резистивный усилитель. Для самовозбуждения усилителя его необходимо охватить положительной обратной связью, т. е. на вход усилителя подавать часть выходного напряжения, превышающего входное или равное ему по величине и совпадающее с ним по фазе. Для обеспечения необходимого фазового сдвига на частоте генерируемых колебаний применяют фазовращающие цепочки, которые имеют нес колько RС звеньев и служат для поворота фазы выходного напряжения усилителя на 180°. В сязи с тем что одно RС звено изменяет фазу на угол меньше 90°, минимальное число звеньев фазовра щающей цепочки равно трем. Для того чтобы час тота генерируемых колебаний зависела, главным образом, от параметров фазовращающей цепочки, а амплитуда колебаний оставалась бы стабиль ной в заданном диапазоне частот, усилитель дол жен обладать большим коэффициентом усиления по току, значительным входным сопротивлением и относительно малым выходным сопротивлени ем.
Импульсные генараторы • Импульсными генераторами называют электронные устройства, преобразующие энергию источников постоянного напряжения в энергию электрических импульсов. Одним из распространенных импульсных генераторов является мультивибратор.
Мультивибратор • Мультивибраторы это импульсные генераторы с положительной обратной связью, в которых усилительные элементы (транзисторы, операционные усилители) работают в ключевом режиме. • Мультивибраторы не имеют ни одного состояния устойчивого равновесия, поэтому относятся к классу автоколебательных генераторов и выполняются на дискретных транзисторах, интегральных логических элементах и на операционных усилителях. Если транзисторы, конденсаторы и резисторы в обоих плечах одинаковы, то мультивибратор называют симметричным.
Симметричный мультивибратор
Симметричный мультивибратор • Для мультивибратора симметричность означает однотипность транзисторов VT 1 и VT 2 и равенство С 1 = С 2, RК 1 = RК 2 и RБ 1 = RБ 2. в первый момент после подключения источника питания ЕК через транзисторы будут протекать равные по величине токи. Однако такое состояние схемы неустойчивое. В результате нестабильности источника питания или из за неодинаковости параметров транзисторов симметрия схемы будет нарушаться и один из коллекторных токов окажется несколько большим. Допустим, что несколько большим окажется коллекторный ток транзистора VT 2. При этом увеличится падение напряжения на резисторе RК 2 и коллектор транзистора VT 1 получит приращение положительного потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе С 2 не может мгновенно измениться, это приращение прикладывается к базе транзистора VT 1, подзапирая его. Коллекторный ток IК 2 при этом уменьшается, напряжение на коллекторе транзистора VT 1 становится более отрицательным и перепад напряжения, передаваясь через конденсатор С 7 на базу транзистора VT 2, еще более открывает его, увеличивая ток IК 2. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор VT 2 входит в режим насыщения, а транзистор VT 1 в режим отсечки. В это время конденсатор С 1 начинает заряжаться по цепи: +ЕК, участок эмиттер база открытого транзистора VT 2, С 1, RК 2, ЕК. В то же время конденсатор С 2 разряжается через открывшийся транзистор VT 2, источник питания и резистор RБ 1.
Симметричный мультивибратор • По мере разряда конденсатора С 2 положительный запирающий потенциал базы транзистора VT 1 уменьшается, транзистор VT 1 открывается и появляется коллекторный ток IК 1. Проходя по резистору RК 1, он вызывает повышение потенциала коллектора транзистора VT 1, а через конденсатор С 1 повышение потенциала базы транзистора VT 2 и его запирание. Вследствие этого потенциал коллектора транзистора VT 2 понижается. Это вызывает еще большее открывание транзистора VT 1. Процесс развивается лавинообразно, и схема переходит в новое, временно устойчивое состояние. • Таким образом, транзисторы в мультивибраторе по очереди находятся или в режиме отсечки, или в режиме насыщения и с каждого коллектора можно снять прямоугольные импульсы с амплитудой, почти равной величине источника питания.
Ждущий мультивибратор • • Ждущий мультивибратор. VT 1 закрыт, так как uб 1 = Iко*R 1 + Uкн 2 < Uпор. При действии запускающего импульса на выходе схемы формируется импульс положительной полярности длительностью. Для нормальной работы схемы необходимо обеспечить неравенство: Тзап tи + tв, где: tв = 3*С 1*RК 1 – время восстановления схемы. В противном случае хронирующий конденсатор С 1 не успевает зарядиться до Ек, что приведет к уменьшению длительности выходного импульса. Схемотехнические особенности монолитных и гибридных интегральных мультивибраторов (ИВМ) состоят в комплексном применении мер, имеющих целью: создание выходных импульсов, близких по форме к идеально прямоугольным; обеспечение мягкого самовозбуждения автоколебательных мультивибраторов; предотвращение пробоя p n перехода в транзисторах.
Генератор пилообразного напряжения выдаёт на выходе напряжение в виде пилы, применяется в вертикальных, горизонтальных развёртках. Представляет собой схему с общим эмитером в качестве нагрузки в коллектор включён конденсатор. При подаче напряжения питания на схему в прямом направлении транзистор открыт и схема работает в обычном режиме. При подаче на вход отрицательного запускающего импульса для транзистора n p n, последний закрывается и конденсатор в коллекторе транзистора начинает заряжаться процесс длится до окончания запирающего импульса. Затем транзистор открывается и конденсатор начинает разряжаться через него.
Скачать презентацию Электронные генераторы Электронными генераторами называются автоколебательные системы
Лекция 7 Генераторы.ppt