Rc generatori. RC sinusni generatori Frekventna kontrola RC trokutasti generator napona

Glavni tipovi elektronskih generatora sinusnog talasa su LC oscilatori, kristalni oscilatori i RC oscilatori.
LC generatori koriste oscilatorno kolo kondenzatora i induktora spojenih paralelno ili serijski, čiji parametri određuju frekvenciju oscilovanja. LC generatori se uglavnom koriste u radiofrekvencijskom opsegu. Na niskim (zvučnim) frekvencijama pogodnije je koristiti RC generatore, u kojima se otporno-kapacitivni krug koristi za podešavanje frekvencije oscilacije.

LC generatori sinusnih oscilacija.

Glavni tipovi LC generatora su Hartley generator i Colpitz generator.

Hartley generator.

U Hartley generatoru, ili kako se ovo kolo još naziva - induktivna tri tačke pozitivna povratna sprega neophodna za nastanak oscilacija uzima se iz slavine induktora (L1 - L2) oscilatornog kola.

Colpitz generator.

U Colpitz generatoru (kapacitivni tri tačke), pozitivna povratna sprega se uklanja sa sredine kompozitne kapacitivnosti (C1 - C2) oscilatornog kola. Colpitz generator je stabilniji od Hartley generatora i češće se koristi. Kada je potrebna visoka stabilnost, koriste se kristalni oscilatori.

Kvarc je materijal sposoban da pretvara mehaničku energiju u električnu i obrnuto. Ako se na kvarcni kristal primijeni izmjenični napon, on će početi oscilirati u vremenu sa svojom frekvencijom. Svaki kristal ima svoju rezonantnu frekvenciju, ovisno o njegovoj veličini i strukturi. Što je frekvencija primijenjenog napona bliža rezonantnoj frekvenciji, to je veći intenzitet oscilacija. Za proizvodnju kvarcnog rezonatora, metalne elektrode se nanose na kvarcnu kristalnu ploču.

Hartley kristalno oscilatorno kolo s paralelnom povratnom spregom.

Kvarc je povezan serijski u krug povratne sprege. Ako frekvencija oscilatornog kruga odstupa od frekvencije kvarca, impedancija kvarca se povećava, smanjujući količinu povratne sprege na oscilatorni krug. Oscilatorno kolo se vraća na kvarcnu frekvenciju.

Pierce generator.

Vrlo popularan sklop jer ne koristi induktore.

Gornja granica kvarcne rezonancije je 25 MHz. Ako je potreban stabilan oscilator na višoj frekvenciji, koristi se Butlerov krug. Oscilatorno kolo je podešeno na frekvenciju kvarca ili na frekvenciju jednog od njegovih neparnih harmonika (trećeg ili petog).

Korištenje bilo kojeg materijala na ovoj stranici je dozvoljeno ako postoji link do stranice

Najrasprostranjenija su dva tipa kola za pomeranje faze: takozvana merdevina (slika 3, a, b) i bečki most (slika 3, c).

Rice. 3. Trolink RC lanci (a, b) i dijagram bečkog mosta (c)

Lanci merdevina predstavljaju serijsku vezu od obično tri RC veze, od kojih svaka sa istim elementima ( R 1 = R 2 \u003d R 3 \u003d R i C 1 \u003d C 2 \u003d C 3 \u003d C ) omogućava fazni pomak signala od 60°. Kao rezultat toga, izlazni napon će se pomjeriti u odnosu na ulazni za 180°. Ovisno o tome koji od elemenata lanca je konačni, oni se imenuju OD -paralelno (slika 3, a), ili R -paralelno (slika 3,b). Da bi pobudio oscilacije, pojačalo mora imati i fazni pomak od 180°, tj. mora da se okreće. Lader kolo mora biti spojeno na invertni ulaz pojačala.

Frekvencija oscilatora je određena vremenskom konstantom RC lancima. Učestalost generiranih sinusnih oscilacija za ova kola predviđena R 1 = R 2 \u003d R 3 \u003d R i C 1 \u003d C 2 \u003d C 3 \u003d C izračunati koristeći sljedeće formule:

Za šemu OD -paralelno

za šemu R -paralelno

Da bi se osigurala ravnoteža amplituda, pojačanje pojačala mora biti jednako slabljenju koje unosi krug za pomjeranje faze, kroz koji napon iz izlaza ulazi u ulaz pojačala, ili ga premašuje. Proračuni pokazuju da je za gore navedena kola slabljenje 210. Dakle, kola koja koriste lance s pomjeranjem faze s tri veze sa istim karikama mogu generirati sinusoidne oscilacije sa frekvencijom samo ako pojačanje pojačala prelazi 210. Wienov most (lanac) (Slika 3 ,c) sastoji se od dva RC linkovi. Prva veza se sastoji od serijske veze R i OD i ima otpor

Druga veza se sastoji od paralelne veze istih R i OD i ima otpor

Koeficijent prijenosa veze pozitivne povratne veze određen je izrazom

odakle posle zamene Z1 i Z2 , nađi

Ako je uslov ispunjen

tada će fazni pomak biti jednak nuli, i .

U ovom slučaju, frekvencija generatora može se odrediti formulom

Dakle, Wien most na "kvazirezonantnoj" frekvenciji ne stvara fazni pomak i ima prigušenje jednako 1/3. Stoga, Wien most mora biti uključen u krug pozitivne povratne sprege pojačala čije je pojačanje otvorenog kruga OS mora biti najmanje 3. Upotreba jednostepenih pojačala u ovom slučaju je nemoguća. U fazama sa zajedničkim emiterom ili zajedničkim izvorom, fazni pomak između ulaznog i izlaznog signala je 180° , što isključuje njihovu upotrebu, jer u ovom slučaju je narušen uvjet ravnoteže faza. Kola sa zajedničkim kolektorom ili zajedničkim izvorom, iako ne mijenjaju faze signala, imaju naponsko pojačanje manje od jedinice, zbog čega se ne može ispuniti uvjet ravnoteže amplitude. Pojačalački stupnjevi sa zajedničkom bazom ili zajedničkim gejtom imaju vrlo nisku ulaznu impedanciju, koja, kada se uvede povratna sprega, shuntuje svoj izlaz, smanjujući njegov koeficijent prijenosa. Stoga se ispostavlja da je ispunjenje uslova ravnoteže veoma teško. Stoga se pri izgradnji generatora na bazi diskretnih elemenata koristi dvostepeno pojačalo.

Oscilator se najjednostavnije gradi na bečkom mostu kada se koristi operaciono pojačalo. Ima lanac pic, formiran od Wien mosta, može se spojiti na direktan, neinvertirajući ulaz, a željeno pojačanje se može podesiti otpornim razdjelnikom u kolu OOS priključen na invertujući ulaz (slika 4).

Rice. 4. Na bazi generatora OU

Odnos otpornika u kolu OOS, osiguravajući ispunjenje uslova ravnoteže amplitude, mora odgovarati odnosu pošto pojačanje za signal primijenjen na neinvertirajući ulaz je za jedan veći od omjera naznačenih otpornika.

Odeljenje za unutrašnju i kadrovsku politiku Belgorodske oblasti

regionalna državna autonomija

stručna obrazovna ustanova

"Belgorodski politehnički koledž"

MDK 01.02 Tehnologija ugradnje i podešavanja elektronske opreme elektronskog dela CNC mašina

Tema: "RC generatorski krugovi sa filterom u obliku slova "L" i mostom u obliku slova "L", namjena elemenata kola. Princip rada, uređaj i svrha okidača koji radi u ključu i režimima brojanja. »

Završeno:

Studentska grupa №24ASU

Shekhovskoy Dmitry

Provjereno:

Rotaru T.A.

Belgorod, 2018

UVOD 3

RC generatori.. 4

Okidači.. 9

RS flip-flop. jedanaest

D-japanke.. 13

JK trigger. četrnaest

T-okidač. petnaest

Sigurnosna pitanja: 16

Spisak internet izvora: 18

UVOD

RC generatori se koriste za dobijanje harmonijskih oscilacija niskih i infra-niskih frekvencija (do frakcija herca). U takvim generatorima moguće je dobiti frekvenciju do 10 MHz. Treba napomenuti da bi na tako niskim frekvencijama LC oscilatori bili glomazni i faktor kvaliteta bi bio ispod potrebnih zahtjeva. Istovremeno, RC oscilatori u niskofrekventnom opsegu imaju manje dimenzije, težinu i cijenu od LC oscilatora.

Aktivni elementi su:

-bipolarni tranzistori,

- tranzistori sa efektom polja,

- OA u integrisanom dizajnu.

RC generatori uključuju pojačalni element (pojačalo) i povratnu vezu (OS).

RC generatori

Razlikuju se sljedeće vrste OS veza:

- karike OS u obliku slova L (slika 1),

− Bečki most (sl. 2),

− dvostruki most u obliku slova T (sl. 3) .

Na slikama 1.1, 1.2, 1.3 simbol "U 1" označava ulazni napon, simbol "U 2" - izlazni napon.

Sl.1.1. OS veze u obliku slova L

Sl.1.2. Vinski most Fig.1.3. Dvostruki T-most

RC-generatori sa RC-link OS u obliku slova L

Sl.1.4. Šematski dijagram RC generatora sa RC linkom u obliku slova L

Kao što znate, u jednostepenom pojačalu bez OS, U IN i U OUT su fazno pomaknuti jedan u odnosu na drugi za 180º. Ako se U OUT ovog pojačala primeni na njegov ulaz, onda dobijate 100% OOS.

Za održavanje faznog balansa (za uvođenje PIC-a) U OUT, pre nego što ga primenite na ulaz pojačala, potrebno je pomeriti fazu za 180º. Takav pomak se može postići korištenjem tri identične RC veze (slika 4), od kojih svaka mijenja fazu za 60º.

Prema proračunima, fazni balans se javlja na frekvenciji , a ravnoteža amplitude se javlja pri pojačanju od K≥29.

RC kola u obliku slova L mogu se napraviti s više od 3 veze (obično 4) - ovo može povećati frekvenciju generiranja.

Osim toga, frekvencija generiranja može se povećati promjenom mjesta otpornika i kondenzatora. Za promjenu frekvencije generiranja potrebno je istovremeno promijeniti sve otpore R ili sve kapacitivnosti C.

RC oscilatori sa krugovima u obliku slova L obično rade na fiksnoj frekvenciji ili u uskom frekvencijskom opsegu.

Jedna karika RC filtera u obliku slova L omogućava da se izvrši fazni pomak izlaznog napona u odnosu na ulazni napon u graničnom slučaju do p / 2, a pri izgradnji generatora harmonijskih oscilacija, u pravilu, tri serijski spojena Koriste se filteri u obliku slova L.

Ovo pruža mogućnost faznog pomaka signala u krugu povratne sprege jednakog p (za p/3 u svakoj vezi filtera). A da bi se osigurala ravnoteža faza koriste se pojačavači signala u kojima je izlazni signal antifazan prema ulazu, tj. - invertna pojačala. U ovom slučaju, fazni pomak za p je obezbeđen u pojačalu, a za p u povratnom kanalu, što omogućava da se dobije ukupan fazni pomak signala jednak 2p i obezbedi potrebnu ravnotežu faze.

U ovom slučaju, za izgradnju generatora, možete koristiti bilo koja kola pojačala signala koja osiguravaju potrebno pojačanje K za izvođenje balansa amplitude.

Wienov most (slika 1.5) je povezan između izlaza op-pojačala i njegovog neinvertujućeg ulaza, čime se postiže POS. U takvom oscilatoru, pojačalo bi trebalo da ima K≈3, ali u pojačalu K>>3. To može dovesti do velikih izobličenja. Da bi se to izbjeglo, uvodi se OOS, koji značajno povećava stabilnost oscilatora.

Sl.1.5. Šematski dijagram RC oscilatora sa Wien mostom na op-pojačalu

Otpornici R 3 , R 4 , R 5 povezuju izlaz sa neinvertujućim ulazom op-amp. Otpornici R 4 i R 5 određuju potrebno pojačanje, a termistor R 3 stabilizira amplitudu i smanjuje izobličenje izlaznog napona.

Na dijagramu strujnog kola RC oscilatora sa asimetričnim dvostrukim mostom u obliku slova T (slika 1.6), izlazni napon je označen sa "U"; lanac termo stabilizacije emitera - "RC"; razdjelnik napona - "Rg 1", "Rg 2".

Rice. 1.6. Šematski dijagram RC oscilatora

sa asimetričnim dvostrukim T-mostom

U ovom oscilatornom kolu K≈11. U takvom oscilatoru, dvostruki most u obliku slova T uključen je kao OOS kolo. Fazni pomak između U IN i U OUT se postavlja kada je uvjet ispunjen

; ; .

Frekvencija oscilovanja određena je izrazom .

okidači

Trigger (od engleskog “trigger”) je digitalni uređaj koji može imati samo dva (0 ili 1) stabilna stanja. U ovom slučaju, prijelaz iz jednog stanja u drugo se vrši što je brže moguće, u praksi je uobičajeno zanemariti vrijeme prolaznih procesa. Okidači su glavni element za izgradnju različitih uređaja za pohranu podataka. Mogu se koristiti za pohranjivanje informacija, ali njihova memorija je izuzetno mala - flip-flop može pohraniti bitove, pojedinačne kodove ili signale.

Prema načinu na koji se informacije upisuju u okidač, dijele se na:

asinkrono - informacije se snimaju kontinuirano i zavise od informacijskih signala koji se unose na ulaz okidača

sinhroni - informacija se snima samo ako postoji dodatni signal - sinhronizacija, zapravo - otvaranje okidača

U digitalnim kolima, sljedeće oznake se koriste za ulaze okidača:
S - odvojeni ulaz koji postavlja okidač u jedno stanje (na Q (direktan izlaz) jedno)
R - odvojeni ulaz koji postavlja okidač na nulu (na Q (direktan izlaz) nula)
C - ulaz za sinhronizaciju
D - ulaz informacija (informacija se dostavlja na ovaj ulaz za daljnji unos u okidač)
T - ulaz brojača

Na osnovu njihove funkcionalne namjene, okidači se klasificiraju:

RS japanke

D-japanke

T-okidači

JK trigger

RS flip-flop

Najjednostavniji tip okidača, na osnovu kojeg se kasnije kreiraju drugi tipovi. Može se izgraditi na logičkim elementima 2ILI-NE (direktni ulazi) ili 2AND-NE (inverzni ulazi)

Rice. 2.1. RS japan, konstrukcijska shema i oznaka. A - na elementima ILI-NE. B - na elementima I-NE

Same po sebi, zbog vrlo niske otpornosti na buku, RS japanke se praktično ne koriste u digitalnoj tehnologiji. Izuzetak je eliminacija utjecaja klepetanja kontakta koji se javlja prilikom prebacivanja mehaničkih prekidača. U ovom slučaju trebat će vam prekidač (dugme) koji ima tri izlaza, dok je jedan od izlaza spojen naizmjenično s druga dva. Da bi se dobio RS-flip-flop, koristi se D-flip-flop, u kojem su ulazi D i C zatvoreni na nulu.

Princip rada prikazan je na vremenskom dijagramu:

Sl.2.2. Šema za eliminisanje uticaja kontaktnog brbljanja

Prvi negativni signal primljen na -R ulazu stavlja okidač u stanje "0", a prvi negativni signal na -S ulazu resetuje okidač u stanje jedan. Svi ostali signali koji su uzrokovani odbijanjem kontakta više neće moći ni na koji način utjecati na okidač. Sa ovom shemom povezivanja prekidača, njegov gornji položaj će odgovarati jedinici na izlazu okidača, a donji položaj će odgovarati nuli.

RS okidač je asinhroni, ali postoje slučajevi kada postoji potreba da se popravi (sačuva) snimljena informacija. Za to se koristi sinhroni (sinhronizirani) RS flip-flop, koji se u ovom slučaju sastoji od dva dijela: konvencionalnog RS flip-flopa i upravljačkog kola.

Sl.2.3. Sinhronizovani RS flip-flop

Kod takve šeme, dok na ulazu C = 0 vrijednost impulsa koji pristižu na X1 i X2 nije bitna, RS flip-flop je u "storage" modu. Kada je C=1, okidač se aktivira i ulazi u režim pisanja.

D japanke

Okidač kašnjenja, koji se koristi za kreiranje registara pomaka i zadržavanja, sastavni je dio svakog mikroprocesora.

Rice. 3.1. D flip-flop kolo

Ima dva ulaza - informacijski i sinhronizacijski. U stanju C=0 flip-flop je stabilan i izlazni signal ne zavisi od signala primljenih na informacijskom ulazu. Sa C = 1 na direktnom izlazu, informacija će tačno ponoviti informacije koje se unose na ulaz D. Vremenski dijagram pokazuje princip rada D-flip-flopa

Sl.3.2. D-okidač. a) šematski prikaz b) vremenski dijagram rada

JK japanke

Po principu rada JK flip-flop gotovo u potpunosti odgovara RS flip-flopu, ali je u isto vrijeme bilo moguće izbjeći nesigurnost uzrokovanu istovremenim prijemom dvije "jedinice" na ulaz.

Rice. 4.1. Grafička slika JK japanke

Sl.4.2. JK flip-flop na ulazu sa logikom 3I

U ovom slučaju, JK flip-flop se prebacuje u režim brojanja flip-flop. U praksi, to dovodi do činjenice da kada se na ulazu istovremeno primaju "pojedinačni" signali, okidač mijenja svoje stanje - na suprotno. Slijedi tabela istinitosti za JK japanke:

JK okidači su vrlo svestrani uređaji, a njihova svestranost je dvostruka. S jedne strane, ovi japanci se uspješno koriste za digitalne uređaje, da tako kažem, u svom čistom obliku: u digitalnim brojačima, registrima, razdjelnicima frekvencije itd. S druge strane, vrlo je lako dobiti bilo koji neophodan tip okidača iz JK japanke spajanjem određenih pinova. Ispod je primjer dobivanja D - flip-flopa od originalnog JK - flip-flopa pomoću dodatnog invertera

T-okidač

Drugi naziv su okidači za brojanje, na osnovu kojih se kreiraju binarni brojači i razdjelnici frekvencije. Ovaj tip okidača ima samo jedan ulaz. Princip njegovog rada - kada impuls uđe na ulaz okidača, njegovo stanje se mijenja u suprotno, kada stigne drugi impuls, vraća se u prvobitno stanje.

Rice. 5.1. Vremenski dijagram djelitelja frekvencije zasnovan na T-flip-flopu

Iz toga postaje jasno zašto se T-flip-flop naziva djelitelj frekvencije. Prekidač okidača se javlja u trenutku kada prednja ivica sinhronizacionog impulsa stigne na ulaz. Kao rezultat toga, frekvencija s kojom slijede impulsi na izlazu okidača ispada 2 puta manja od izvorne frekvencije taktnih impulsa koji ulaze na ulaz. Ako instalacija jednog okidača za brojanje dopušta da se frekvencija impulsa podijeli s dva, tada će dva okidača spojena u seriju smanjiti ovu frekvenciju za 4 puta.
Ispod je primjer dobivanja T-flip-flopa od JK-japanke:

Rice. 5.2. T flip-flop baziran na JK flip-flopu

Test pitanja:

Za šta se koriste RC generatori?

RC generatori se koriste za dobijanje harmonijskih oscilacija niskih i infra-niskih frekvencija (do djelića herca)

Razmotrili smo jednu od varijanti generatora koji koriste oscilatorno kolo. Takvi generatori se uglavnom koriste samo na visokim frekvencijama, ali korištenje LC generatora može biti teško generirati na nižim frekvencijama. Zašto? Prisjetimo se formule: frekvencija KC generatora se izračunava po formuli

Odnosno: kako bi se smanjila frekvencija generiranja, potrebno je povećati kapacitet glavnog kondenzatora i induktivnost induktora, a to će, naravno, podrazumijevati povećanje veličine.
Stoga, za generiranje relativno niskih frekvencija, RC generatori
princip rada koji ćemo razmotriti.

Dijagram najjednostavnijeg RC generatora(naziva se i trofazni fazni krug), prikazan je na slici:

Dijagram pokazuje da je ovo samo pojačalo. Štaviše, pokriven je pozitivnom povratnom spregom (POS): njegov ulaz je povezan sa izlazom i stoga je stalno u samopobuđenju. A frekvenciju RC generatora kontrolira takozvani lanac pomaka faze, koji se sastoji od elemenata C1R1, C2R2, C3R3.
Uz pomoć jednog lanca otpornika i kondenzatora, može se postići fazni pomak od najviše 90º. U stvarnosti, pomak je blizu 60º. Stoga, da bi se dobio fazni pomak od 180º, potrebno je postaviti tri lanca. Iz izlaza posljednjeg RC kola signal se dovodi do baze tranzistora.

Rad počinje u trenutku kada se uključi napajanje. Impuls struje kolektora koji nastaje u ovom slučaju sadrži širok i kontinuiran frekventni spektar, u kojem će nužno biti potrebna frekvencija generiranja. U ovom slučaju, oscilacije frekvencije na koje je podešen krug za pomjeranje faze će postati neprigušeni. Frekvencija oscilovanja određena je formulom:

U tom slučaju mora biti ispunjen sljedeći uvjet:

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

Takvi generatori mogu raditi samo na fiksnoj frekvenciji.

Osim korištenja kruga za pomicanje faze, postoji još jedna, češća opcija. Generator je također izgrađen na tranzistorskom pojačalu, ali umjesto faznog lanca koristi se takozvani Vin-Robinsonov most (Vinovo prezime se piše sa jednim "H"!!). Ovako to izgleda:

Lijeva strana kola je pasivni band-pass RC filter, u tački A izlazni napon se uklanja.
Desna strana je poput frekvencije nezavisnog razdjelnika.
Općenito je prihvaćeno da je R1=R2=R, C1=C2=C. Tada će rezonantna frekvencija biti određena sljedećim izrazom:

U ovom slučaju, modul pojačanja je maksimalan i jednak 1/3, a fazni pomak je nula. Ako je pojačanje razdjelnika jednako pojačanju filtera pojasa, tada će na rezonantnoj frekvenciji napon između tačaka A i B biti nula, a PFC na rezonantnoj frekvenciji skače od -90º do +90º. U principu, mora biti ispunjen sljedeći uslov:

R3=2R4

Ali postoji samo jedan problem: sve se to može uzeti u obzir samo za idealne uslove. U stvarnosti, sve nije tako jednostavno: najmanje odstupanje od uvjeta R3 = 2R4 ili će dovesti do kvara u generaciji ili do zasićenja pojačala. Da bude jasnije, povežimo Wien most na operacijsko pojačalo:

Općenito, ova shema se ne može koristiti na ovaj način, jer će u svakom slučaju doći do širenja u parametrima mosta. Stoga se umjesto otpornika R4 uvodi neka vrsta nelinearnog ili kontroliranog otpora.
Na primjer, nelinearni otpornik: kontrolirani otpor pomoću tranzistora. Ili također možete zamijeniti otpornik R4 sa žaruljom sa žarnom niti, čiji se dinamički otpor povećava s povećanjem amplitude struje. Filament ima dovoljno veliku toplinsku inerciju, a na frekvencijama od nekoliko stotina herca praktički ne utječe na rad kruga u jednom periodu.

Oscilatori Wien mosta imaju jedno dobro svojstvo: ako se R1 i R2 zamijene varijablama (ali samo udvostručene), tada će biti moguće regulirati frekvenciju generiranja u određenim granicama.
Moguće je podijeliti kapacitete C1 i C2 u sekcije, tada će biti moguće prebaciti raspone i glatko podesiti frekvenciju u rasponima s dvostrukim varijabilnim otpornikom R1R2.

Gotovo praktično kolo RC oscilatora sa Wien mostom na slici ispod:

Ovdje: prekidačem SA1 možete mijenjati opseg, a dvostrukim otpornikom R1 možete podesiti frekvenciju. Pojačalo DA2 se koristi za usklađivanje generatora sa opterećenjem.

RC generatori pripadaju klasi samooscilirajućih sistema

tip opuštanja. Glavni elementi takvog generatora su

pojačalo i aperiodične veze, sastavljene od otpornika i

kondenzatori. Bez oscilatornog kola u svom sastavu, kao što je

generatori, međutim, omogućavaju dobijanje oscilacija bliskih oblika

harmonic. Međutim, uz snažnu regeneraciju sistema, kada

suštinski nelinearne oblasti karakteristike pojačala, talasni oblik,

zbog odsustva oscilatornog kruga, jako je izobličen. Zbog toga

generator bi trebao raditi s blagim prekoračenjem praga

samouzbuđenje.

Glavne prednosti RC generatora su jednostavnost i

male dimenzije. Ove prednosti posebno dolaze do izražaja kada

generisanje niskih frekvencija. Za generiranje frekvencija reda veličine 100 Hz

LC generatori (Thomsonovi generatori) bi zahtijevali vrlo velike

vrijednosti induktivnosti i kapacitivnosti

U prethodnom poglavlju razmatrani su LC oscilatori. Koriste se na visokim frekvencijama. Ako je potrebno generirati niske frekvencije, korištenje LC generatora postaje teško. Zašto? Sve je vrlo jednostavno. Budući da formula za određivanje frekvencije generiranja oscilacija izgleda ovako:

lako je vidjeti da je za smanjenje frekvencije potrebno povećati kapacitivnost i induktivnost kola. A povećanje kapaciteta i induktivnosti direktno povlači za sobom povećanje ukupnih dimenzija. Drugim riječima, dimenzije konture će biti gigantske. A sa stabilizacijom frekvencije stvari će biti još gore.

Stoga su došli do RC oscilatora, koje ćemo ovdje razmotriti.

Najjednostavniji RC generator je takozvani trofazni fazni krug, koji se naziva i krug sa reaktivnim elementima istog znaka. To je prikazano na sl. jedan.

Rice. 1 - RC oscilator sa lancem za pomeranje faze

Iz dijagrama se vidi da je ovo samo pojačalo, između izlaza i ulaza kojeg je spojeno kolo koje preokreće fazu signala za 180º. Ovo kolo se naziva fazni pomerač. Fazni lanac se sastoji od elemenata C1R1, C2R2, C3R3. Uz pomoć jednog lanca rezača i kondera, može se dobiti fazni pomak od najviše 90º. U stvarnosti, pomak je blizu 60º. Stoga, da bi se dobio fazni pomak od 180º, potrebno je postaviti tri lanca. Iz izlaza posljednjeg RC kola signal se dovodi do baze tranzistora.

U tom slučaju mora biti ispunjen sljedeći uvjet:

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

Takvi generatori mogu raditi samo na fiksnoj frekvenciji.

Osim razmatranog generatora koji koristi krug za pomicanje faze, postoji još jedna zanimljiva, usput, najčešća opcija. Pogledajmo sl. 2.

Rice. 2 - Pasivni pojasni RC filtar sa frekvencijski neovisnim razdjelnikom

Dakle, upravo ova građevina je takozvani Wien-Robinsonov most, iako je naziv najčešće jednostavno Bečki most. Neki pismeniji ljudi pišu Bečki most sa dva "n".

Lijeva strana ovog dizajna je pasivni band-pass RC filter, u tački A izlazni napon je uklonjen. Desna strana nije ništa drugo do frekvencijski nezavisan djelitelj. Općenito je prihvaćeno da je R1=R2=R, C1=C2=C. Tada će rezonantna frekvencija biti određena sljedećim izrazom:

Naravno, sve se, kao i obično, razmatra u idealnim ili blizu idealnim slučajevima. Pa, realnost je, kao i uvijek, situacija malo gora. Budući da svaki realni element Wien mosta ima određeni raspon parametara, čak i neznatno nepoštovanje uvjeta R3=2R4 će dovesti ili do povećanja amplitude oscilacije do zasićenja pojačala, ili do prigušenja oscilacija. ili njihovu potpunu nemogućnost.

Da bi to bilo potpuno jasno, u Bečki most ćemo ubaciti pojačalo. Radi jednostavnosti, priključit ćemo operacijsko pojačalo (op-amp).

Rice. 3 - Najjednostavniji generator sa bečkim mostom

Općenito, ova shema se ne može koristiti na ovaj način, jer će u svakom slučaju doći do širenja u parametrima mosta. Stoga se umjesto rezača R4 uvodi neka vrsta nelinearnog ili kontroliranog otpora. Na primjer, nelinearni rezač, kontroliran otpor pomoću tranzistora, i poljski i bipolarni, i ostalo sranje. Vrlo često se otpornik R4 u mostu zamjenjuje sa žaruljom sa žarnom niti, čiji se dinamički otpor povećava s povećanjem amplitude struje. Filament ima dovoljno veliku toplinsku inerciju, a na frekvencijama od nekoliko stotina herca praktički ne utječe na rad kruga u jednom periodu.

Oscilatori Wien mosta imaju jedno dobro svojstvo: ako se rezači R1 i R2 zamijene promjenjivim, ali samo udvostruče, tada će biti moguće regulirati frekvenciju generiranja u određenim granicama. Moguće je podijeliti C1 i C2 vodove na sekcije, tada će biti moguće mijenjati opsege i glatko podešavati frekvenciju u rasponima pomoću dvostrukog promjenjivog otpornika. Za one u rezervoaru, na slici 4 je prikazano skoro praktično kolo generatora mosta Wien.

Rice. 4 - RC oscilator sa Wien mostom

Dakle, Bečki most čine konderi C1-C8, dvostruki rezač R1 i sekači R2R3. Prekidač SA1 bira opseg, rezač R1 - glatko podešavanje u izabranom opsegu. Op-amp DA2 je pratilac napona koji odgovara opterećenju.