Электроника в вопросах и ответах

Хабловски И.

Рис. 10.16. Структурная схема генератора мостового типа

Если коэффициент усиления достаточен, то в схеме выполняются условия, необходимые для возникновения колебаний. Поскольку схема является широкополосной и не выделяет какой-либо частоты, генерируемое напряжение не имеет синусоидальной формы.

Если схема должна генерировать напряжение некоторой определенной частоты, то ветвь моста с резисторами R₁ и R₂ должна быть заменена избирательной схемой. Схема

такого типа, образующая совместно с резисторами R₃ и R₄ мост Вина, представлена на рис. 10.17, а. Резистор R₁ заменен последовательной RС-цепочкой, а резистор R₂ — параллельной RС-цепочкой. Условие соответствующей фазы напряжения, возбуждающего усилитель, выполняется только на одной частоте f = 1/(2RC). На других частотах имеет место меньшее напряжение U_АВ, а его фаза отличается от желаемой.

Схема генератора с мостом Вина изображена на рис. 10.17, б. Резистор R₄ в мостике заменен лампой накаливания с вольфрамовой нитью. Благодаря нелинейной вольт-амперной характеристике лампы накаливания достигается автоматическая регулировка усиления и в результате — постоянная амплитуда колебаний.

Генератор с мостом Вина можно легко перестраивать с помощью сдвоенного конденсатора переменной емкости, включенного в схему вместо постоянных конденсаторов с емкостью С.

Рис. 10.17. Мост Вина (а) и схема генератора с мостом Вина (б)

Как получают несинусоидальные колебания?

Несинусоидальными колебаниями обычно называют колебания, форма которых отличается (сильнее или слабее) от синусоидальной. Однако в импульсной технике название «несинусондальные» относится к колебаниям, принципиальным образом отличающимся от синусоидальных, например к прямоугольным или треугольным.

Существуют два способа получения несинусоидальных колебаний. Рассмотрим первый способ. Синусоидальное колебание сначала подвергается ограничению (иногда многократному), обычно сопровождаемому усилением. В результате получается колебание, более или менее близкое к прямоугольному, которое затем подвергают линейному формированию в дифференцирующих или интегрирующих цепях. Таким способом, повторяя некоторые процессы формирования и придавая им разную последовательность, можно получить колебания различной формы (рис. 10.18): прямоугольные, пилообразные, трапецеидальные, импульсные и т. п.

Рис. 10.18. Формы колебаний, полученные из синусоидальных колебаний с использованием линейных и нелинейных цепей

Второй способ состоит в непосредственном генерировании несинусоидальных колебаний. Общий принцип генерирования несинусоидальных колебаний, упрощенно представлен на рис. 10.19.

Рис. 10.19. Общий принцип генерирования несинусоидальных колебаний

Конденсатор С заряжается через сопротивление от источника постоянного напряжения при разомкнутом ключе К и разряжается через ключ К, когда последний замыкают. Ключом может быть, например, лампа или транзистор. Размыкание ключа соответствует закрытому

состоянию, замыкание — открытому. Перевод лампы или транзистора в эти состояния осуществляется с помощью импульсов, подведенных извне, либо в результате процессов, происходящих в схеме самого генератора. Полученное таким образом пилообразное колебание напряжения может быть использовано для получения других колебаний в зависимости от схемы и ее параметров. Например, в релаксационных генераторах изменение напряжения на заряженном и разряженном конденсаторе может быть использовано для получения на выходе прямоугольного колебания. Линейность изменения напряжения на конденсаторе зависит от постоянной времени цепи заряда и уровня напряжения, до которого заряжается конденсатор. В общем можно сказать, что такое изменение носит экспоненциальный характер.

Что такое релаксационные генераторы?

Это генераторы, создающие колебание с высоким содержанием гармоник на принципе ПОС, действующей в широкой полосе частот. В генераторах синусоидальных колебаний ОС имеет избирательный характер, зависящий от резонансного контура. Чем больше добротность контура (т. е. чем уже его полоса), тем форма синусоидального колебания ближе к идеальной (содержит меньше гармоник).

Резонансная частота контура (обычно типа LC) определяет частоту колебаний синусоидального генератора. В релаксационных генераторах, работающих далеко от границы возникновения колебаний в контуре, частота определяется временем заряда и разряда конденсатора в RС-цепи. Самым простым типом релаксационного генератора является блокинг-генератор.

Как работает блокинг-генератор?

Блокинг-генератор «происходит» от генератора с индуктивной ОС. Сильная ПОС между входом и выходом в однокаскадной схеме осуществляется путем применения трансформатора, переворачивающего фазу на 180.

На рис. 10.20 представлена ламповая схема блокинг-генератора.

Схема работает следующим образом. После подачи напряжения питания начинает протекать анодный ток. Скачок напряжения в момент включения передается во вторичную обмотку и вызывает «возбуждение» сетки в направлении открывания. Это вызывает дальнейший рост анодного тока до того момента, пока не появится сеточный ток. После этого происходит падение анодного тока и вызванное этим падение напряжения на сетке, приводящее к запиранию лампы. Во время протекания сеточного тока происходит зарядка конденсатора С, который затем разряжается через R до уровня, соответствующего напряжению открывания лампы, при котором лампа снова начинает пропускать анодный ток, и процесс повторяется снова. Изменение напряжения на аноде и сетке лампы представлено на рис. 10.20, а.

Рис. 10.20. Схемы блокинг генератора на лампе (а) и транзисторе (б)

Транзисторная схема блокинг-генератора показана на рис. 10.20, б. Работа схемы происходит почти так же, как и в ламповом варианте. Большой ток базы вызывает зарядку конденсатора С, разряжающегося затем в период запирания транзистора до уровня, при котором транзистор начинает снова проводить. Время открытого состояния транзистора зависит главным образом от трансформатора. Время запирания — от постоянной времени RС-цепи базы. Следовательно, в данном генераторе частота повторения импульсов определяется постоянной времени RC, которую можно регулировать, например, с помощью потенциометра.

Какую схему называют нестабильным генератором?

Нестабильным генератором является любой генератор, не имеющий устойчивого состояния. После каждого переброса в генераторе возникают самопроизвольно (без внешнего воздействия) такие изменения, которые вызывают новый переброс, в свою очередь вызывающий следующий переброс, и т. д. Нестабильный генератор часто называют автогенератором. Таким нестабильным генератором является рассмотренный выше блокинг-генератор. Существуют также и другие типы нестабильных генераторов.