КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Методична розробка. 1. Призначення і класифікація генераторів гармонійних коливань
План 1. Призначення і класифікація генераторів гармонійних коливань 2. Генератор LC-типу 3. RC-генератори гармонійних коливань 5. Схема генератора RC – типу на ОП з фазоповоротним ланцюгом
Генерування вихідного сигналу здійснюється за рахунок енергії джерела живлення. Зі структурної точки зору генератори представляють собою підсилювачі електричних сигналів, охоплені ПОС.
Тому коефіцієнт підсилення такої схеми
Умовою, що забезпечує наявність сигналу на виході генератора при відсутності зовнішнього вхідного сигналу є К → ∞, тобто
При виконанні цієї умови будь-підсилювач, охоплений ПЗЗ стає генератором, на виході його з'являються коливання, незалежні від вхідного сигналу (автоколивання). Явище виникнення автоколивань в підсилювачі називається самозбудженням. Кu∙ β = 1. Фізичний зміст: результуюче підсилення в контурі, що складається з послідовного з'єднання підсилювача і ланцюга ЗЗ має дорівнювати одиниці. Якщо ланцюг ЗЗ послаблює сигнал, то підсилювач повинен на 100% компенсувати це послаблення. Тобто якщо в будь-якому місці розірвати контур ПЗЗ і на вхід подати сигнал від зовнішнього джерела, то пройшовши по контуру Кu ∙ β з виходу розриву ланцюга ЗЗ повернеться сигнал точно такої же амплітуди, що був поданий на вхід розриву. arg(K·β)=0 Фізичний зміст: результуючий фазовий зсув, що вноситься підсилювачем і ланцюгом ЗЗ повинен бути рівний нулю (або кратний 2π). Тобто при подачі сигналу на розрив, сигнал, який повернувся буде мати таку саму фазу. При виконанні цієї умови ЗЗ буде позитивним.
Напруга U2 є напругою ОС. Воно пов'язане з напругою первинної обмотки W1 коефіцієнтом трансформації:
Коефіцієнт трансформації в даному випадку є коефіцієнтом передачі ОЗ, показуючи яка частина напруги передається на вхід. Для виконання балансу амплітуди на частоті ω0 має виконуватися рівність З цієї умови розраховується необхідне число витків вторинної обмотки, чим забезпечується умова балансу амплітуд. Для забезпечення балансу фаз необхідно забезпечити відповідне включення почав і кінців обмоток, щоб ОС була позитивною. Ємність С1 вибирають такий, щоб її опір на частоті генерації було незначним у порівнянні з R2. Це виключає вплив опору подільника на струм у вхідному ланцюзі транзистора, створюваний напругою ОС. Призначення RЕ і СЕ таке ж, як у звичайному усилительном каскаді. LC-генератори, також як і LC-виборчі підсилювачі застосовують в області високих частот, коли потрібні невеликі величини L і є можливість забезпечити високу добротність LC-контура. А на низьких і інфранизьких частотах, коли побудова важко LC-генератора, використовують RС ланцюги тих же типів, що і для вибіркових підсилювачів.
3. RC-генератори гармонійних коливань
За допомогою RС-автогенераторів можна отримувати коливання і високої частоти аж до 10 МГц. Однак переваги RC-автогенераторів проявляються саме на низьких і інфранизьких частотах. У цьому частотному діапазоні за рахунок застосування резисторів і конденсаторів RС-автогенератори володіють більш високою стабільністю, мають менші габарити, масу і вартість, ніж LC-автогенератори.
Відзначимо, що Г-образні RС-кола іноді виконують з кількістю ланок більше трьох (найчастіше чотирьох). Збільшенням кількості ланок в автогенератора рис. 3.2, а можна підвищити частоту генерації; ще більшого збільшення частоти генерації можна домогтися при зміні місць резисторів і конденсаторів в RC-ланцюга того ж генератора. Для зміни частоти генерації в розглянутому генераторі необхідно змінювати одночасно або всі опори R, або всі ємності С. Зауважимо, що автогенератори з Г-подібними RС-ланцюгами працюють зазвичай на фіксованій частоті або в крайньому випадку у вузькому перебудованому діапазоні.
Рис. 3.3. RС-автогенератор з мостом Вина: а - схема автогенератора; б - амплітудно-частотна і фазочастотная характеристики мосту Вина. Для зменшення шунтуючого впливу RC-ланцюгів зворотного зв'язку вводять додатковий каскад - істоковий повторювач. Включення джерельній повторювача (рис. 3.2, в) дозволяє виконати умову балансу фаз і в той же час практично виключити вплив ланцюга зворотного зв'язку на коефіцієнт підсилення підсилювача. Для поліпшення форми генеруючих коливань в автогенератори, схеми яких зображені на рис. 2, а, в, вводять негативний зворотний зв'язок, що здійснюється за допомогою резистора Rи. RC-автогенератор з мостом Вина складається з двох каскадів RС-підсилювача і ланцюга зворотного зв'язку, що є мостом Вина (рис. 3.3, а).Цей генератор зібраний на біполярних транзисторах. Міст Вина складається з резисторів R1, R2 і конденсаторів C1, C2. На частоті fo = 1 / (2πRC), де R = R1 = R2, а С = С1 = С2, міст Вина має коефіцієнт передачі β = 1 / 3 і нульовий кут зсуву фаз (рис. 3.3, б). Двохкаскадний підсилювач в широкому діапазоні частот, як відомо, визначається частотною і фазовою характеристиками, має постійний коефіцієнт посилення багато більше одиниці і кут зсуву фаз між вхідним і вихідним напругами, рівний нулю. Це дозволяє в смузі пропускання підсилювача підтримувати умови самозбудження автогенератора при регулюванні частоти коливань. При такому регулюванні треба змінювати якого опору обох резисторів, або ємності обох конденсаторів мосту Віна. Слід зазначити, що в порівнянні навіть з LC-автогенератора, виконаними за схемою індуктивного трьохточкового, автогенератор, що розглядається забезпечує більш просту перебудову частот в більш широкому діапазоні їх зміни. З цієї причини RС-автогенератор з мостом Віна частіше за інших автогенераторів застосовують для отримання синусоїдальних коливань у діапазоні частот 1 - 107 Гц. У автогенератора з мостом Віна підсилювач повинен мати коефіцієнт посилення K ≥ 3. У двокаскадного підсилювачі, що застосовується в даному випадку, коефіцієнт посилення зазвичай значно більше трьох; отже, форма синусоїдальних коливанні може бути дуже спотворена. Щоб уникнути цього вводять додатково негативний зворотний зв'язок, що суттєво підвищує стабільність роботи автогенератора. Негативний зворотний зв'язок подається за допомогою терморезистора R3 і резистора RЕ1. У разі збільшення амплітуди вихідної напруги автогенератора за рахунок змін параметрів транзисторів, напруги живлення або інших причин струм через терморезистор R3 зростає, а його опір зменшується. У результаті зростає падіння напруги на резисторі RЕ1 і коефіцієнт посилення першого каскаду знижується, що призводить до зменшення амплітуди вихідної напруги автогенератора.
Рис. 3.5. RС-автогенератор з симетричним подвійним Т-подібним мостом: а - схема автогенератора; б - амплітудно-частотна характеристика подвійного Т-подібного мосту. При відключенні ланцюга негативного зворотного зв'язку в генераторі буде виконуватися умова балансу амплітуд для широкого частотного діапазону, що визначається частотною характеристикою підсилювача, і виникнуть автоколивання, форма яких різко відрізнятиметься від синусоїдальної. При включенні подвійного Т-подібного мосту в якості ланцюга негативного зворотного зв'язку умова балансу амплітуд буде виконуватися тільки для однієї частоти. Це пояснюється тим, що подвійний Т-подібний міст не пропускає гармонійну складову з частотою fо (рис. 3.5, б), внаслідок чого умова балансу амплітуд буде виконуватися тільки для частоти fо, а для всіх інших частот коефіцієнт посилення підсилювача знизиться і твір | K | | β | буде менше одиниці. Регулювання частоти коливань автогенератора здійснюють зміною або опорів всіх резисторів, або ємностей всіх конденсаторів подвійного Т-подібного мосту. В іншому випадку порушаться виборчі властивості мосту. У даній схемі частота генерації fo = 1 / (2πRC).Якщо включити подвійний Т-подібний міст в схему автогенератора без емітерного повторювача, то міст буде сильно шунтувати підсилювачем і умови самозбудження порушаться.
Рис 3. 6. Схема RС-автогенератора з несиметричним подвійним Т-подібним мостом Схема RС-автогенератора на операційному підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом зображена на рис. 3.7.
Рис. 3.7. Схема RС-автогенератора на операційному підсилювачі з подвійним Т-подібним мостом
4. RC-генератор на ОП з послідовно-паралельним RC-ланцюгом
Так як послідовно-паралельна ланцюг має на частоті настроювання ω0 коефіцієнт передачі β0 = 1/RC, то умова балансу амплітуд Кн ∙ β0 = 1 запишеться як
звідки R2 = 2R1 і К = 3.
Такий ланцюг не буде пропускати НЧ сигнали і постійну складову, але добре пропускає ВЧ сигнали. На високій частоті ланцюг не дає фазового зсуву.При зменшенні частоти кожен RС-ланцюг дає фазовий зсув,який дорівнює 90 градусів. Фазовий зсув, що вноситься ЗЗ на частоті ω0 дорівнює 180о, а результуючий фазовий зсув, що вноситься інвертуєчим підсилювачем разом з ЗЗ дорівнює 360о. Таким чином незважаючи на те, що вихід RС-КОЛА підключений до інвертуючого входу ОП, ЗЗ через RС-ланцюг - позитивний. Умова балансу амплітуд: | КІ | B (ω0) = 1, КІ =- Rос / R. При цьому генератор буде генерувати коливання з частотою ω0, яка залежить від параметрів RС-кола:
Тема №14 Навчальна дисципліна Основи промислової електроніки та МПТ
Спеціальність Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств і цивільних
\ для позааудиторної самостійної роботи
До теми: прилади для відображення інформації 1. Навчальна мета: ознайомитись з конструкцією і приміненням приладів для відображення інформації. 2. Студент повинен знати: - будову, принцип дії, параметри і призначення осціпографічних трубок; - фізичні основи іонних приладів; - неонові лампи, індикатори, світлодіоди, тиратрони. 3. Студент повинен вміти: - побудувати структурну схему електроного осціпографа; - правельно експлувати неонові лампи, індикатори, тиратрони, світлодіоди.
Базові знання, необхідні для засвоєння теми:
9. Орієнтовна карта роботи з літературою:
Питання для самоконтролю
1. Як розрахувати чутливість ЕПТ? 2. З яких головних електродів складається неонова лампа? 3. Які накальні індикатори випускає наша промисловість?
Література для самостійної роботи
1. Л - 1. А.К. Криштафович, В.В. Трифонюк. Основы промышленной електроники. М. Высшая школа, 1985. 2. Б.С. Гешунский Основи електроніки і мікроелектроніки
Методичні вказівки
Матеріал теми добре викладений у (4) і (3). По (3, с. 54) вивчіть класифікацію індикаторних приладів по фізичних явищах, на яких заснований їхній принципі дії. По (2, с. 208...210) чи по (3. с. 59,60) вивчіть сигнальні неонові лампи і по (2. с. 204...208) - буквено-цифрові і знакові індикатори, звернувши увагу на будову сигнальних (неонових) ламп: цифрових знакових і знако - буквених символів. При виникненні тліючого розряд}' між зарядом в одному з катодів частин приладу починає світитися, повторюючи форму катода. По (2, с. 211,212) вивчіть принцип дії і конструкцію сегментних електролюмінісцентних індикаторів. Сегмент металевий покритий люмінофором, має свою основу і світиться при подачі на нього позитивної напруги щодо катода, бажано вивчити малюнок у [І, с. 265]. По (3. с. 61) вивчіть лінійні газорозрядні індикатори (прилад подає інформацію у вигляді світлового стовпа (нормальний тліючий розряд). По (3, с. 60.61) вивчіть індикаторний тиратрон. його будову, призначення сітки, схему включення (3, мал. 3.4). По (2, с. 212...214, 29) чи (1, с. 277...283) вивчіть світлодіоди (випромінюючі (діоди) і рідинно кристалічні індикатори, їхню будову, принцип дії, вольт - амперну характеристику.
№15 Навчальна дисципліна Основи промислової електроніки та МПТ Спеціальність Монтаж і експлуатація електроустаткування підприємств іцивільних споруд
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 2958; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |