Главная >  Источники и стабилизаторы тока 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

от 500 мВ до 9 В; при этом искажения формы синусоидальных колебаний незначительны. При указанных на рисунке номиналах элементов схема генерирует колебания частотой 1 кГц.

Недостатком этой схемы является то, что при регулировке амплитуды выходного напряжения существенно изменяются нелинейные искажения генерируемых сигналов и в определенных режимах они могут достигать нескольких процентов. Поэтому для


Рис. 4.3. Генератор синусоидальных колебаний с регулируемой амплитудой

Рис. 4.4. Генератор синусоидальных колебаний с АРУ

построения прецизионных генераторов колебаний с регулируемой амплитудой следует использовать усилители с управляемым коэффициентом усиления на выходе стабилизированного по амплитуде генератора (см. § 2Л). В качестве такого генератора можно использовать схему рис. 4.4, в которой стабилизация и регулировка амплитуды осуществляются цепью АРУ, сформированной парой транзисторов в дифференциальном включении и полевым транзистором в режиме регулируемого напряжением сопротивления. Полевой транзистор очень удобен для этой цели, поскольку при изменении управляющего напряжения его сопротивление изменяется в большом диапазоне (от 500 Ом до 100 МОм). Управляющее напряжение поступает на затвор полевого транзистора с выхода компаратора, который вырабатывает разностный сигнал между выходным напряжением генератора [/вых и опорным Uon- Стабилизация амплитуды колебаний осуществляется следующим образом. При снижении [/вых транзистор VT2 закрывается, управляющее напряжение запоминается на конденсаторе С/, сопротивление канала полевого транзистора уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента усиления ОУ и соответственно амплитуды выходного сигнала. При увеличении [/вых срабатывает компаратор, снижая (по модулю) отрицательное управляющее напряжение, увеличивается сопротивление канала полевого транзистора и уменьшаются Ки и [/вых до установленных значений. Следует отметить, что для правильной работы схемы необходимо задавать Ки несколько ниже значения, необходимого для возникновения генерации.



Регулировка амплитуды выходных колебаний генератора производится потенциометром R1, при изменении положения движка которого изменяется относительная часть амплитуды выходного сигнала, поступающая на вход компаратора, т. е. глубина АРУ. Для значений a\ - Uon/U- (а - относительная часть сопротивления потенциометра, связанная с [/~п) выражение для определения амплитуды выходных колебаний можно записать в виде /7вых = = [/оп/а+(1 -1/сх)[/-п. откуда следует, что амплитуду можно регулировать опорным напряжением Uou-

Температурный дрейф выходного напряжения генератора определяется в ocHOiBHOM дрейфом транзисторов компаратора и при тщательном подборе VT1 и VT2 не превышает 1 мВ/°С. Нелинейные искажения /7вых незначительны и уменьшаются с увеличением постоянной времени RsCj. Частота колебаний /= 1/(2я/?7С2).

4.1.2. СТАБИЛИЗАЦИЯ И РЕГУЛИРОВКА ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ ГЕНЕРАТОРА

Рассмотренные схемы генераторов синусоидальных колебаний имеют фиксированную частоту выходных сигналов, задаваемую элементами в цепях ОС. Стабильность частоты колебаний, генерируемых такими схемами, в большей степени зависит от качества этих элементов, чем от структуры фазосдвигающей цепи и характеристик ОУ. Поэтому при использовании высококачественных /?С-элементо!В приведенные выше схемы обычно удовлетворяют требованиям, предъявляемым к генераторам синусоидальных колебаний, для стабильности частоты выходного сигнала.

Однако в некоторых устройствах, например эталонных генераторах, применяемых в прецизионных радиотехнических и измерительных системах, требуется дополнительная стабилизация частоты, которая обычно осуществляется с помощью кварцевого кристалла, включаемого в цепь положительной ОС генератора (рис. 4.5) [71].

Высокая избирательность кристалла в значительной степени стабилизирует резонансное значение частоты генерации, задаваемое цепью положительной ОС. В


Рис. 4.5. Генератор со стабилиза дней частоты синусоидальных ко лебаний кварцевым кристаллом

этой схеме элементы R и С предназначены в основном для фильтрации высших гармоник кристалла и выбираются с учетом его резонансного сопротивления. При резонансе фазовый сдвиг равен нулю, т. е. кристалл представляет собой активное сопротивление. Это сопротивление заменяет один из резисторов в цепи положительной ОС усилителя. Для выполнения условия согласования резонансной частоты кристалла и частоты моста Вина сопротивление



резистора R подбирают равным резонансному сопротивлению кристалла, а емкость конденсаторов С определяют из выражения /?С=1/(2я/о).

Цепь АРУ, подключенная к инвентирующему входу ОУ. компенсирует изменения резонансного сопротивления кристалла с температурой, поддерживая тем самым амплитуду и -частоту выходных сигналов постоянной. Однако при больших изменениях температуры для лучшей стабилизации параметров выходного напряжения генератора в цепь положительной ОС последовательно с кварцевым кристаллом следует включить добавочный резистор небольшого номинала. В этом случае сопротивление резистора R должно быть paiBHo сумме сопротивлений добавочного резистора и резонансного сопротивления кристалла.

При построении генераторов синусоидальных колебаний с регулируемой частотой следует учитывать тот факт, что с изменением номинала хотя бы одного из частотозадающих элементов изменяется условие возникновения генерации, что может привести к срыву колебаний. В генераторах на мосте Вина это условие заключается в том, чтобы полный коэффициент усиления сигнала по цепям положительной и отрицательной ОС был равен единице на любой частоте. Поэтому при изменении частоты выходных колебаний в генераторах на мосте Вина необходимо использовать сдвоенный потенциометр (или конденсатор).

В схеме генератора на рис. 4.6,а эта задача решается включением регулирующего частоту потенциометра R2 таким образом.

RZ S1K


Рис. 4.6. Генераторы синусоидальных колебаний с регулируемой частотой:

а - на мосте Вина; б - на Т-образном мосте

чтобы ОН изменял и усиление в цепи отрицательной ОС операционного усилителя А1 [43]. Поскольку R2 является элементом моста, он изменяет частоту генерации в соответствии с выражением f = 1/(2яС ?i/?2) При уменьшении номинала потенциометра увеличивается частота и уменьшается сигнал ОС Vb на неинвертирующем входе А2. Однако при этом одновременно увеличивается



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84