Генераторы синусоидальных колебаний

Генераторы синусоидальных колебаний преобразуют энергию источ­ника с постоянной ЭДС в энергию при синусоидальном токе требуемой частоты. Различают генераторы с самовозбуждением (автогенераторы) и с независимым возбуждением. Последние представляют собой усили­тели мощности, усиливающие сигналы автогенераторов малой мощ­ности.

Автогенераторы можно рассматривать как усилители с положитель­ной обратной связью. Наиболее часто применяется обратная связь по напряжению (рис. 10.94). Для анализа установившегося режима работы автогенератора воспользуемся комплексным методом.

Напряжения на выходе автогенератора и на входе четырехполюсника цепи обратной связи одинаковые

и удовлетворяют условию

Где

- коэффициент усиления напряжения усилителя;

- коэффициент передачи напряжения четырехполюсника обратной связи [1, (2.90а)].

Из (10.50) следует

Т.е.

где n=0, 1, 2, 3...

Условия (10.51) должны выполняться при одной угловой частоте - угловой частоте работы автогенератора w.

Самовозбуждение генератора, начиная с момента времени его подключения к источнику энергии, определяется условием К_uy(w)K_uо.с(w) > 1, которое после завершения переходного процесса переходит в усло­вие установившегося режима работы автогенератора (10.51 а) вследствие уменьшения значения К_uy при увеличении амплитуды синусоидальных колебаний, обусловленного нелинейными свойствами транзисторов (рис. 10.76).

Различают LC- и rС-автогенераторы. Первые содержат в цепях обрат­ной связи катушки индуктивности и конденсаторы и используют явле­ния резонансов напряжений и токов, вторые — резисторы и конденса­торы. Вторые проще для реализации в виде интегральных микросхем, в частности на основе ОУ.

На рис. 10.95 приведена схема rС-автогенератора на основе ОУ, мо­ста Вина (см. рис. 4.9, а) в цепи положительной обратной связи и дели­теля напряжения из резисторов r₃ и r₄ в цепи отрицательной обратной связи. При угловой частоте генерации w_о = l/Ö (r₁r₂C₁C₂) [1, (4.11)] напряжение на резисторе r₂ моста Вина равно одной трети напряжения на выходе усилителя

и совпадает с ним по фазе (рис. 4.9, б).

Пренебрегая током входной цепи ОУ, составляем уравнение по вто­рому закону Кирхгофа для контура, отмеченного на рис. 10.95 штрихо­вой линией:

Из (10.52), (10.53) и условий идеального ОУ (10.30) следует соот­ношение

которому должна удовлетворять цепь отрицательной обратной связи для генерации колебаний с максимальной амплитудой и угловой часто­той w₀.

Вместо моста Вина в rС-автогенераторе может быть также двойной Т-образный мост [1, рис. 4.10].

Импульсные и цифровые устройства