ТЕМА 3.11 Генератори гармонічних коливань

МЕТА:

- навчальна: ознайомити студентів з генераторами гармонічних коливань;

- розвиваюча: розширити світогляд студентів, поглибити вивчене для систематизації та узагальнення фундаментальних знань щодо основних схем LC- та RC- генераторів гармонічних коливань; розвивати вміння самостійно застосовувати знання до вирішення практичних завдань;

- виховна: виховувати увагу, логічне мислення, впевненість у вирішенні практичних завдань:

ОБЛАДНАННЯ: дошка, схеми, характеристики

ПЛАН

1 Додатний зворотній зв’язок. Умова збудження. Баланс фаз і амплітуд.

2 LC-генератори з індуктивним зворотним зв’язком.

3 RC-генератор з фазообертальними ланками. RC-генератор з нульовим фазообертачем.

ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ

ДОДАТНИЙ ЗВОРОТНІЙ ЗВ’ЯЗОК. УМОВА ЗБУДЖЕННЯ. БАЛАНС ФАЗ І АМПЛІТУД

Генератори гармонійних коливань – це електронні пристрої, які перетворюють енергію постійного струму (енергію джерела живлення) в енергію електромагнітних синусоїдних коливань заданої частоти.

Принцип роботи генераторів коливань базується на реалізації умов самозбудження підсилювача з додатним зворотним зв'язком (ДЗЗ), структурну схему якого показано на рис.92.

Рисунок 92 – Структурна схема генератора коливань

Для комплексних значень вхідних і вихідних напруг підсилювача запишемо:

u_вих = Кu_вх,

u_вх = u_зв.з = βu_вих ,

де К, β – комплексні значення коефіцієнта підсилення та передатного коефіцієнта ланки зворотного зв'язку. Як відомо, коефіцієнт підсилення за напругою підсилювача з додатним ЗЗ визначається виразом

К_{п зз} = К /(1- Кβ).

Перехід підсилювача в режим генерування коливань (К_п = ∞) забезпечується умовою К∙β = 1 або Ке^jφп β^jφзз = 1.

Це рівняння називають умовою самозбудженя генератора коливань. Ця умова поділяється на умову балансу амплітуд (Кβ = 1) і на умову балансу фаз (φ_зз + φ_п = 2πn), де n = 0, 1, 2, 3, 4), які визначають стабільну роботу генератора коливань (рис.93):

- φ_п – зсув фаз, який вноситься транзистором між вхідною u_б і вихідною напругами;

- u_к φ_зз – зсув фаз, який вноситься ланкою ЗЗ.

Генератори гармонійних коливань реалізуються на базі операційних підсилювачів (на частотах не більше 15 МГц) й поділяються за типом частотно-вибіркової ланки, які задають частоту коливань, на LC- і RC – автогенератори. Такі ланки утворюють ДЗЗ, а в ланку ВЗЗ вмикають елементи або схеми для забезпечення стабільності амплітуди коливань чи її регулювання.

Рисунок 93 – Умови роботи генератора коливань