коэффициент усиления Al, так что суммарное усиление по цепям положительной и отрицательной ОС остается равным единице при всех изменениях сопротивления R2. Действительно, снижение амплитуды выходного напряжения на частоте генерации, обусловленное мостом Вина, равно Uв1 Uвыл = R-zl {Ri+Ro). Поскольку оба ОУ усиливают сигнал в, то [/вых = 2[/в-[/а= (2+/?i/i?2) [/в = = [{R\-\-2R2) jR\Uв- Сравнивая эти два выражения, получаем, что коэффициент усиления по цепям ОС равен единице для всех значений R2. Таким образом, коэффициент усиления и, следовательно, амплитуда выходных колебаний генератора не зависят от частоты.

В действительности наличие паразитных емкостей и конечная полоса процускания ОУ несколько ограничивают диапазон изменения частоты цри неизменной амплитуде вых. С использованием АРУ на стабилитроне, как показано на рис. 4.6,а, амплитуда колебаний генератора остается постоянной при изменении частоты в пределах декады. Применением более совершенных схем АРУ можно расширить диапазон изменения частоты, но это приведет к срыву колебаний.

На рис. 4:6,6 представлена схема генератора, в которой перестройка частоты осуществляется также одним потенциометром R3. Операционный усилитель А1 включен по схеме активного фильтра, а компаратор А2 является генератором напряжения прямоугольной формы. Частота сигналов зависит от номинала элементов R1, R3, С1 и С2. Если выбрать емкости конденсаторов С1 и С2 одинаковыми, то частота генерируемых колебаний f =

= 1/(2kCiK).

Номиналы конденсаторов, позволяющие получить различные частотные диапазоны, указаны в табл. 4.1.

В рассмотренной схеме нелинейные искажения изменяются от 0,75 до 2% в зависимости от сопротивления резистора R3. Увеличение этого сопротивления свыше 1 кОм приведет к недопустимым искажениям, а уменьшение ниже 50 Ом - к автогенерации схемы фильтра. Получить частоты свыше 20 кГц от таких генераторов затруднительно, так как на более высоких частотах падает добротность фильтра и на выходе появляются импульсы клинообразной формы. Нижняя частота генератора ограничивается лишь емкостью конденсаторов. Для усилителя А1 в схеме использована компенсация с опережением (см. гл. I), расширяющая полосу усиления свыше 1 МГц и увеличивающая скорость нарастания выходного напряжения до 10 В/мкс, При стандартной схеме компенсации максимальная час-136

Таблица 4.1

ЗАВИСИМОСТЬ ЧАСТОТЫ

от НОМИНАЛОВ КОНДЕНСАТОРОВ

С1. С2

тота, на которой имеет место полный размах амплитуды сигнала, не превышает 6 кГц. Для улучшения температурной стабильности схемы следует правильно выбирать типы применяемых резисторов и конденсаторов.

Схема на рис. 4.7,а представляет собой известный генератор, в котором вместо обычных двух частотозадающих резисторов R1 и R2 могут быть использованы резистивные матрицы с управлением двоичным кодом. Частота синусоидальных колебаний генератора является линейной функцией значений цифрового кода на входе, и поэтому схема представляет интерес в областях применения, связанных с микропроцессорным управлением или синтезом речи [72].

RS Шк

RS 10к

то Н1-

R6,.

.10к

C1 lt700

сг.Аш

ZOOO -

то -

Ойых

Рис. 4.7. Генератор с программируемым значением частоты (а) и зависимость частоты от управляющего числа (б)

Для исходной схемы, приведенной на рисунке, можно показать,

что частота колебаний/= (1/2я) YRsl (CiC2RiR2Rb) и условие самовозбуждения CRRn/RK, где К - константа, характеризующая усиление. Как видно, частота колебаний является функцией сопротивлений двух резисторов: R1 и R2. Их можно заменить двумя блоками резисторов, управляемых цифровым кодом, выходное сопротивление которых определяется как Ri = R2 = R(2 -I)iV, где п - число двоичных разрядов, используемых для управления; N - управляющее число; R - постоянная.

Заменяя Rl и R2, получаем /=(Л/2я)/?(2 -1) VRbl(ReCid) = = BN, где В - постоянная. По-следнее соотношение показывает, что частота выходного сигнала линейно зависит от Л. Линейная зависимость частоты от управляющего воздействия наблюдается в диапазоне О-3000 Гц. На рис. 4.7,6 приведена зависимость частоты выходных колебаний генератора от управляющего числа ЛГ для R=\\ кОм. В схеме могут быть использованы ОУ 1401УД2.

4.1.3. ГЕНЕРАТОРЫ С МНОГОФАЗНЫМ ВЫХОДОМ

В тех случаях, когда необходимо получить два вида колебаний, сдвинутых на 90° относительно друг друга (синусоидальные и косинусоидальные колебания), можно использовать схему,

изображенную на рис. 4.8,а Усилитель Al включен по схеме активного фильтра низких частот с двумя полюсами. Усилитель А2 работает как генератор. Поскольку фазовый сдвиг на отставание, вносимый обоими каскадами, составляет 270°, схема может возбудиться при достаточно большом коэффициенте усиления и при сдвиге фаз 180°. Сушествующий в схеме запас коэффициента усиления обеспечивает устойчивое возбуждение генератора.

ci o,aZMK,r/o

Rf Llj гм,1% Aij>

iOM, f%

T 0,0/MX, 1% RZ ZZM,i%

iszmz

C3\0,01MK,1%

cos(Zrift)

Инвертор

Корректор I 5)

Корректор

Рис. 4.8. Генераторы со сдвигом фазы от О до 90° (а), от О до 180° (б) и фазовая характеристика схемы б (в)

Стабилизация амплитуды выходного сигнала осуществляется включением в схему ограничивающих стабилитронов У и VD2. Наличие диодов приводит к возникновению нелинейных искажений, однако влияние последних уменьшается использованием фильтров, 138