Использование диодов для обеспечения баланса амплитуд

Использование диодов, включённых по встречно-параллельной схеме, находит наиболее широкое применение для целей обеспечения баланса амплитуд. Схема генератора с использованием диодов представлена на рис.9.20.

Рис.9.20. Использование диодов ,  в качестве нелинейных элементов для обеспечения баланса амплитуд

В первый момент времени после включения питания на выходе генератора колебания практически отсутствуют, диоды при этом заперты, эквивалентное сопротивление цепи обратной связи усилителя велико, петлевое усиление больше единицы. Колебания начинают нарастать. По мере их роста сопротивление диодов падает, сопротивление обратной связи тоже падает. Это продолжается до тех пор, пока диоды не откроются полностью. При этом должен выполняться баланс амплитуд. Зададимся максимальным выходным напряжением генератора , при этом на диодах будет падать напряжение . Тогда на частоте генерации на неинвертирующий вход ОУ будет приходить (для выбранной фазосдвигающей цепи) . Напряжение на инвертирующем входе будет равно

,

.

На частоте генерации должно выполняться равенство . Таким образом, можно записать:

.

Соответственно, зная падение напряжения на диодах , , при заданном выходном напряжении можно найти отношение резисторов , . Выражая их из последнего выражения можно получить:

.

Падение напряжения на диодах будет определяться током, протекающим через них. Можно ток найти следующим образом:

,

зная ток , по ВАХ находим падение напряжения .

Использование стабилитронов для обеспечения баланса амплитуд

Иногда, для обеспечения баланса амплитуд, в качестве нелинейного элемента используется стабилитрон. Схема такого генератора представлена на рис.9.22.

Рис.9.22. Квадратурный генератор с обеспечением баланса амплитуд на основе двуханодного стабилитрона VD

На элементах VD, r реализован двухуровневый ограничитель напряжения, с амплитудой, определяемой типом двуханодного стабилитрона VD. Напряжение пробоя должно быть меньше, чем максимальное выходное напряжение ОУ2. Тогда можно записать:

,

где ,  – коэффициенты передач, соответственно, фазосдвигающей цепи на основе первого ОУ1 и интегратора на основе второго ОУ;

 – напряжение пробоя двуханодного стабилитрона.

Обозначая . Можно записать

,

где, как описывалось раньше, можно выписать следующие расчётные соотношения:

;

;

.

Зададимся коэффициентом , тогда можно записать:

,

пусть , , , .

,

откуда

.