Главная
>
Аналоговая интегральная схема кает генерация. В этих условиях размах амплитуды выходного сигнала схемы должен быть равен 300 мВ. Если это выполняется, то прн перемещении движка потенциометра R7 в другое крайнее положение раамак напряжения на выходе генератора будет изменяться от 500 мВ до 9 В; при этом искажения формы синусоидальных колебаний незначятельйы. При указанных на рисунке номиналах схема генерирует колебания частотой I кГц. Общим недостатком рассмотренных в этом разделе схем является то, что в них при регулировке амплитуды выходного напряжения существенно изменяются нелинейные искажения генерируемых сигналов и в определенных режимах они могут достигать нескольких процентов. Поэтому для построения прецизионных генераторов колебаний с регулируемой амплитудой следует выбрать усилители с управляемым коэффициентом усиления (см, §2.1) на выходе стабкчизнрованкога по амплитуде генератора. В качестве такого генератора можно ncnojibsoBarb любой рассмотренный в этом разделе. ЪЪОк Рис. 5 9 Генератор иа мосте Винз с частотой, регулируемой сдвоенным потекциометоом Рнс, 5.10. Генератор колебаний с часто--той 20 Гц -20 кГц Регулировка частоты генератора. Чаще всего перестраиваемые по ча* стсте генераторы строятся на основе моста Вина со стабилизируемой амплитудой, как показано на рнс 5 9 Изменение част.тты генерации а схемч осуществляется с помощью спаренных резисторов R2 и R3 величиной 10 кОм. Чтобы амплитуда колебаний оставалась постоянной во всем диапазоне частот, на инвертирующем входе ОУ включен потенциальный делитель, сформированный резистором R5 и лампочкой накаливаниа, имеющей номинальное значение рабочего напряжения в. пределах 12-2Й.В н ток потребления не выше 50 мА. При настройке схемы величину резистора R5 подбирают так, чтобы напряжение навыходе ОУ было равно 2,5 В. В этих условиях искажения выходного синусоидального сигнала генератора не превышают 0,1%, а ток, потребляемый схемой от источников питания, равен 6 мА С иомнналамн элементов, указанными на рисунке, схема имеет дцана-зон рабочих частот 150 Гц-~1,5 кГц. При необходимости этот диапазон может быть сдвинут изменением номиналов конденсаторов С1 и С2. Однако максимальная частота генерации ограничена конечной скоростью нарастания выходиого напряжения ОУ и для 0V типа 140УД7 обычно не превышает 25 кГц (при допустимо уровне искажений выходного сигнала) Генератор синусоидального напряжения с регулируемой частотой может бь]ть построен также по принципу фильтрации по первой гармонике прямоугольных импульсов (табл 5 !) При этом методе сигнал на выходе генератора будет стабильным по амплитуде, так как стабилизация амплитуды прямо- у[ильного напряжения осу[цествляется ограничителем. Поэтому, используя генератор прямоугольных импульсов с ограничителем (см 5 2), можно упростить схему генератора синусоидальных колебаний с регулируемой частотой за счет отсутствия петли АРУ, необходимой для схем с мостом Вина. Поэтому такой генератор быстро запускается, и амплитуда напряжения на его выходе устанавливается за несколько пер йодов колебаний. На рис. 5.10 представлена схема генератора, в которой перестройка частоты осуществляется одним потенциометром R3 В схеме 0У1 типа 153УД2 используется в режиме активного фильтра, а компаратор 0У2 типа 521САЗ является генератором прямоугольного напряжения. Частота сигналов зависит от значений элементов R}, R3, С! и С2 (табл. 5.2} Если выбрать номиналы конде[{саторов С1 и С2 одинаковыми, то частота генерируемых колебаний определится из выражения / = \l{27iCiYRiRn) В табл. 5.2 приведены значения номиналов конденсаторов, позволяющие получить различные частотные диапазоны. Таблица 5.2 Зависимость й.яаа&зонл частоты От номиналов CI н С2
Таблица 5.3 Зависимость частоты генераторов от номиналов компонентов схемы
в рассмотренной схеме уровень нелинейных искажений изменяется от 0,75-до 2% в зависимости от значения ре,чистора Rp. Увеличение номинала этого резистора выше t кОм приведет к недопустимым искажениям а уменьшение ниже 50 Ом - к аатогенерации схемы фильтра. Получить частоты свыше 20 кГц от таких генераторов затруднительно, так как на более высоких частотах падает добротность фильтра, и ма вцходе появлятотся импульсы клинообразной формы. Нижняя частота генератора ограничивается лишь емкостью конденсаторов. Для усилителя ОУ 1 в схеме использована компенсация с опережением (см гл. 1), расширяющая полосу усиления свыше 1 мГц и увеличивающая скорость нарастания выходного напряжения до 10 В/мкс. При стандартной схеме компенсации максимальная частота, на которой имеет место полный размах амплитуды сиплла, ограничена на уровне 6 кГц. Для повышения температурной стабильности схемы следует правильно выбирать типы применяемых резисторов и коиденсаров. Используя коммутаторы на МДП-трапзисторах, можно построить генератор синусоидальных колебаний с фиксированным набором частот Схема такого генератора на основе моста Вина изображена на рис. 5.11 Выходная частота задается одним нз подключаемых с помощью коммутаторе! мосга Вина в соответствии с табл. 5.3. Выбор частоты fi, ... /4 производится при помощи напряжения огрнца-тельнои полярности величиной - 9 В, подаваемого на один нз входов схемы. Управление частотой такого генератора может осуществляться с выхода логических схем. Если необходимо, последовательность изменения выходной частоты Может быть запрограммирована программно-временным устройством, управляющим МДП-транзисторами. Диапазон генерируемых частот легко изменить дополнительными частотозадающими цепями и коммутаторами. Квадратурные генераторы, В тех случаях, когда теобходимо получить два вида колебаний, сдвинутых на 90 друг относительно Друга (chhj соидаль- ные и косинусоидальные колебания), можно использовать схему, изображенную на рис, 5.12. Усилитель ОУ включен по схеме активного фильтра низких частот с двумя полюсами. Усилитель ОУ2 работает в режиме интегратора Поскольку фазовый сдвиг на отставание, вносимый обоими каскадами, составляет 270°, схема может возбудиться при достаточно большом коэффи- дходы рис. 5 11. Генератор, частота которого регулируется цифровым кодом-- циенте усилении и при сдвиге фаз меньше 180 Существующий п схеме запас коэффициента усиления обеспечивает устойчивое возбу>хдеиие генератора. Стабилизация размаха амплитуды выходного сигнала осуществляется включением в схему генератора ограничиваюи[их стабилигронов Щ и Д2. Наличие диодов приводит к возникновению нелинейных искажений синусоидального сигнала, однако влияние последних уменьшается при исполь- 11,0,1% ±,g0f,1% 11,0,ry Ч<Э-ИН SOH Л1 Л2. 6,Ъд 0,д-в Рнс. 5 12. Квадратурный генератор ка двух ОУ Зовании фильтров, пропускающих низкие частоты. Если диоды Д! и Д2 имеют одинаковые пороговые напряжения, то в результате симметричного ограничения сигнала практически исключаются искажения в виде четных гармоник Поэтсму основной помехой будет третья гармоника, причем ее VfOiieiit, сосгав,1?.ет - 40 дВ ог уровня полезной первой гармоники на выходе уситигеля ОУ t и - 50 дБ на выходе 0У2. Это означает, что гармонические
|