Автоколебательный режим мультивибратора
Занятие № 6 лекция
Тема: Электронные генераторы
Дидактическая цель: дать первоначальное представление об электронных генераторах
Электронные генераторы. Виды и устройство. Работа и особенности
Устройства, преобразующие электроэнергию источника постоянного тока в незатухающую энергию электрических колебаний расчетной частоты и формы, называются электронные генераторы.
Такие генераторы приобрели популярность в электронике, компьютерной технике, радиоприемниках. Генераторами может выдаваться сигнал частотой до нескольких мегагерц. Форма выходного напряжения имеет формы синусоиды, прямоугольника и пилы.
Контур колебаний получает возбуждение от наружного источника тока, появляются колебания, которые со временем затухают, так как сопротивление поглощает энергию. Чтобы колебания не затухали, в контуре нужно восполнять потерю энергии. Этот процесс восполнения выполняется положительной обратной связью. Эта связь подает в контур некоторую часть сигнала, который должен совпадать с сигналом обратной связи.
Электронные генераторы состоят из следующих частей:
· Контур колебаний, задающий частоту генератора.
· Усилитель, повышающий амплитуду сигнала на выходе контура колебаний.
· Обратная связь, подающая некоторое количество энергии в контур.
Электронные генераторы используют постоянный ток для образования колебаний переменного тока, и являются схемами с положительной связью.
|
|
|
Классификация
Электронные генераторы делятся на несколько классов по различным параметрам. Рассмотрим основные разновидности таких генераторов.
По форме сигнала:
· В виде синусоиды.
· Прямоугольные.
· В форме пилы.
· Специальные.
По частоте:
· Высокочастотные (более 100 килогерц).
· Низкочастотные (менее 100 килогерц).
По возбуждению:
· С независимым возбуждением.
· Автогенераторы (самовозбуждение).
Автоматическим генератором называют устройство, которое самостоятельно возбуждается, без воздействия извне, преобразует поступающую энергию в колебания. Электронные генераторы выполняются по схемам, аналогичным усилителям, за исключением отсутствия питания сигнала входа. Вместо него используют обратную связь, которая является передачей некоторого количества сигнала выхода на вход.
Определенная форма сигнала создается обратной связью. Частота колебаний создается на цепях RС или LС, и зависит от времени зарядки емкости. Сигнал обратной связи приходит на вход усилителя, где повышается в несколько раз и выходит. Часть сигнала возвращается и ослабевает в несколько раз, что дает возможность поддерживать одинаковую амплитуду сигнала на выходе.
|
|
|
Генераторы с внешним видом возбуждения считаются усилителями мощности с определенным частотным интервалом. На его вход подается сигнал от автогенератора, усиливается определенный интервал частот.
Электронные LC-генераторы
В LC-генераторах в качестве частотно-избирательных (частотно-задающих) элементов используются катушки индуктивности и конденсаторы. Обычно на основе катушек индуктивности и конденсаторов формируются параллельные или последовательные колебательные контуры, которые настраиваются на заданную рабочую частоту 
. В LC-генераторах обычно превышает значение 40 кГц.
На рис. приведена принципиальная схема одного из вариантов LC-генератора. Основой такого устройства является резонансный усилитель, в котором с помощью трансформатора Тр создана ПОС. Условия генерации (5.2) здесь обеспечиваются для резонансной частоты контура 
. При подключении источника питания 
в цепях усилительного каскада образуются приращения токов и напряжений. В результате в LC-контуре возникают синусоидальные колебания с частотой 
, которые поддерживаются с помощью ПОС в устройстве.
Если частота колебаний отклонится от значения 
, то сопротивление контура перестанет быть активным и приобретет реактивный (индуктивный или емкостный) характер, что вносит дополнительный фазовый сдвиг, и условие (5.2,б) перестает выполняться. Кроме того, отклонение от резонансной частоты приводит к снижению 
, что может нарушить выполнение условия (5.2,а). Таким образом, генерация автоколебаний в устройстве (рис. 5.2) осуществляется на частоте (или очень близкой к ней).
|
|
|
Усилительный каскад ОЭ в рассматриваемом генераторе инвертирует сигнал, поэтому для выполнения баланса фаз трансформатор Тр должен осуществить поворот фазы сигнала на 180°. Если обмотки трансформатора имеют одно направление намотки, то необходимо вторичную обмотку включить встречно по отношению к первичной (см. рис.). Точки около выводов обмоток Тр указывают на синфазность напряжения на них. Обычно первичная обмотка Тр, являющаяся индуктивностью контура, состоит из большего числа витков, чем вторичная.
Электронные генераторы RС
Для образования низкочастотных генераторов применяют усилители. В них вместо обратной связи монтируют RС цепи для создания некоторой частоты колебаний. Эти цепи являются фильтрами частоты, которые пропускают сигналы в специальном интервале частот и не пропускают за его пределами. По обратной связи возвращается некоторая полоса частот.
|
|
|
Типы фильтров
· Низкочастотные фильтры.
· Высокочастотные фильтры.
· Полосовые фильтры.
· Заграждающие фильтры.
Характеристикой фильтра является частота среза. Если взять положение ниже этой частоты, или выше, то сигнал значительно уменьшается. Заграждающие и полосовые фильтры имеют характеристику в виде ширины полосы.
На рисунке изображена цепь генератора с синусоидальным сигналом. Усиление определяется цепью обратной связи R1, R2. Для создания нулевого сдвига по фазе обратная связь подключена от выхода усилителя на неинвертирующий его вход. Цепь обратной связи выступает в качестве полосового фильтра.
Для стабилизации величины частоты пользуются кварцевыми резонаторами, которые состоят из минеральной тонкой пластины, закрепленной в держателе. Кварц славится своим пьезоэффектом. Это дает возможность применять его в качестве системы, аналогичной колебательному контуру со свойством резонанса. Частота резонанса пластин колеблется от единиц до тысяч мегагерц.
Мультивибраторы
Эти электронные генераторы создают колебания формы прямоугольника, являются 2-х каскадным усилителем с обратной связью на основе резисторов. Выходы каскадов соединены со входами. Название этого генератора объясняет наличие значительного количества гармоник.
Мультивибратор способен действовать в нескольких режимах:
· Автоколебательный режим.
· Синхронизация.
· Ждущий режим.
В первом виде режима мультивибратор работает с самовозбуждением. При синхронизации на генератор оказывает воздействие внешнее напряжение с частотой импульсов. Ждущий режим подразумевает работу с внешним возбуждением.
Автоколебательный режим мультивибратора
Устройство мультивибратора включает в себя два каскада усилителя с резисторами. Выходы каскадов подключены ко входам других каскадов через емкости С1 и С2.
Мультивибраторы с аналогичными транзисторами и симметричными компонентами имеют название симметричных.
В режиме автоколебаний мультивибратор может находиться в 2-х состояниях равновесия:
1. Один транзистор в насыщении, второй в отсечке.
2. Первый транзистор на отсечке, другой в насыщении.
Такие положения неустойчивы. Одна схема переходит в другую с эффектом лавины с помощью обратной связи. Для оптимизации формы импульсов на выходе генератора подключают разделительные диоды в схемы коллекторов. Через диоды подключают вспомогательные резисторы.
По такой схеме после закрытия одного транзистора и уменьшения потенциала коллектора диод тоже закрывается. При этом он отключает конденсатор от цепи. Конденсатор заряжается через вспомогательный резистор. Наибольшая длина импульсов определяется параметрами частоты транзисторов.
Такой тип схемы дает возможность создать импульсы практически прямоугольной формы. В качестве недостатков можно отметить малую скважность и невозможность плавного регулирования периода колебаний.
По такой схеме резисторы R2 и R5 включены параллельно емкостям С1 и С2. Резисторы R(1, 3, 4, 6) создают делители напряжения, которые стабилизируют потенциал базы транзистора. При коммутации мультивибратора ток базы резко меняется. Это уменьшает время снижения зарядов в базе и увеличивает скорость выхода транзистора из насыщения.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 119; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!