Теория: автогенераторы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Общие принципы генерирования колебаний

Известно, что из ничего ничего не рождается. Чтобы произвести в природе какое-либо действие, скажем, создать движение, надо затратить определенную энергию. Колебания, в том числе и электрические, - один из видов движения. Энергия мускулов нужна, чтобы раскачать качели, энергия пара или воды, скопившейся перед плотиной, - чтобы раскрутить турбину и выработать ток промышленной частоты (50 Гц). Точно так же энергия источника электропитания позволяет возбудить радиочастотный генератор, который, по сути дела, является преобразователем энергии постоянного тока в энергию высокочастотных колебаний - их можно усилить и подвести к антенне радиопередатчика.

В самых первых радиопередатчиках, например, функции генерирования и усиления колебаний совмещались в одном устройстве, выполненном на мощной радиолампе (а еще ранее - на искровом или дуговом разряднике либо машине высокой частоты). Впоследствии оказалось целесообразнее генерировать колебания сравнительно малой мощности (но зато высокостабильные), а затем усиливать их до нужного уровня. Генераторы, в которых самостоятельно возникают колебания, называются самовозбуждающимися, или автогенераторами, а усилители мощности высокочастотных колебаний часто называют генераторами с посторонним возбуждением.

Маломощные генераторы - гетеродины - имеются почти в каждом радиовещательном и телевизионном приемнике. Они являются частью преобразователя частоты - устройства, служащего для переноса сигнала с принимаемой частоты на так называемую промежуточную частоту, на которой и происходят основное усиление, фильтрация и обработка сигнала. Такой приемник называют супергетеродинным.

Автогенератор содержит обычно усилительный элемент, выход которого соединен со входом цепью обратной связи (ОС), как показано на рис. 44.

Полярность колебаний, поступающих на вход по цепи ОС, должна быть такой, чтобы поддерживать уже имеющиеся в системе колебания, увеличивая их амплитуду Такая ОС называется положительной (ПОС). При коэффициенте передачи петли усилительный элемент - цепь ОС более единицы достаточно малейшего толчка, даже тепловых флуктуаций, чтобы в автогенераторе возникли колебания. Их амплитуда будет нарастать до тех пор, пока не заработает какой-либо сдерживающий механизм, снижающий усиление, например, пока не наступит ограничение амплитуды в усилительном элементе.

Релаксационные генераторы

Если в генераторе применить широкополосные усилитель и цепь ОС (широкополосные - значит пропускающие широкую полосу частот, от самых низких до достаточно высоких), получится релаксационный генератор. Процесс самовозбуждения в нем происходит настолько быстро, что не успевает пройти даже одного цикла (периода) колебаний, как усилительный элемент оказывается в режиме насыщения (ограничения). После этого устройство должно некоторое время "отдохнуть" (relax - отдыхать), чтобы возвратиться в исходное состояние, после чего процесс повторится.

Релаксационные генераторы вырабатывают несинусоидальные колебания. На их основе создают генераторы коротких импульсов прямоугольного, треугольного или какого-либо другого напряжения специальной формы. Их используют, например, для генерирования напряжения развертки в телевизорах. Катушек индуктивности в релаксационных генераторах чаще всего нет (исключением является трансформатор в блокинг-генераторе), а частота или период колебаний определяется длительностью зарядки-разрядки конденсаторов через резисторы, т. е. постоянной времени RC-цепей (t = RC).

Один из самых простых релаксационных генераторов обычно выполняют на триггере Шмитта (рис. 45,а) - устройстве, выходное напряжение которого может принимать два значения - высокое (скажем, 5 В) и низкое (О В). Если напряжение на входе триггера возрастает, то при определенном его значении (например, 3 В) выходное напряжение становится низким, а при падении входного напряжения ниже другого порога (к примеру, 2 В) - высоким. Таким образом, характеристика передачи триггера Шмитта имеет вид прямоугольной петли гистерезиса, на что и указывает фигура на его условном обозначении. На то, что выходное напряжение инвертировано, т. е, имеет обратную полярность относительно входного, указывает кружок на выходном выводе микросхемы. Готовые триггеры Шмитта имеются в различных сериях цифровых микросхем, выпускаемых промышленностью.

Работает этот генератор так. После его включения конденсатор С1 разряжен, напряжение на выходе DD1 - высокое. Конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1, и через некоторое время напряжение на нем достигает верхнего порога переключения триггера (3 В). Выходное напряжение скачком понижается до нуля, и конденсатор начинает разряжаться через тот же резистор. Когда напряжение на нем понизится до нижнего порога переключения (2 В), выходное напряжение скачком возрасте г. Такой процесс будет периодически повторяться - возникнут автоколебания. Форма напряжения на конденсаторе близка к треугольной (рис. 45,б), а на выходе генератора - прямоугольная (рис. 45,в).

Рассмотрим еще один широко распространенный релаксационный генератор, выполненный на дискретных элементах, - мультивибратор (рис. 46).

По сути дела - это двухкаскадный транзисторный усилитель со связью между каскадами через разделительный конденсатор С1. Конденсатор С2 соединяет выход усилителя со входом, создавая ОС. Поскольку каждый каскад инвертирует сигнал, после двух каскадов сигнал оказывается неинвертированным, а обратная связь - положительной. R1 и R4- резисторы нагрузки каскадов, a R2 и R3 - резисторы смещения, задающие некоторый начальный ток базы, обеспечивающий насыщение транзисторов.

На коллекторах транзисторов формируются противофазные импульсы, по форме близкие к прямоугольным. Если номиналы резисторов и конденсаторов одинаковые, импульсы будут одинаковой длительности - такой мультивибратор называют симметричным. При разных номиналах деталей импульсы станут несимметричные - один полупериод короче, другой длиннее. Мультивибратор становится несимметричным.

Схем релаксационных генераторов много, с ними можно познакомиться в радиотехнической литературе, посвященной импульсной технике. Сегодня подобные устройства в большинстве случаев выполняют на цифровых микросхемах, что проще, удобнее и надежнее.

Автор: В.Поляков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива В недрах Земли идет дождь наоборот 13.07.2022 В нескольких сотнях километров от земной коры есть еще один океан - магматический. И его размеры, скорее всего, превышают площадь остальных, наземных. Этот раскаленный океан состоит из молекул воды, перемешанных с расплавленными горными породами. Ранее считалось, что вода из подземного резервуара никак не контактирует с влагой из Тихого, Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов. Дени Андро и Натали Болфан-Казанова, геологи из Клермонского университета во Франции, предложили новую концепцию, которая предполагает, что вода все-таки проникает через мантию в мировой океан. Геологи называли этот феномен мантийным дождем. "Под земной корой есть слой толщиной 410 километр, в котором содержится много молекул воды", - объясняет Дени Андро. Сорок лет назад ученые считали, что молекулы воды не поднимаются через мантию и земную кору к океану, а проделывают только обратный путь в недра Земли. Если бы это было так, то океаны на планете медленно уменьшались бы, постоянно отдавая часть воды мантии, рассуждает геолог. Ученые обнаружили мантийный дождь, когда исследовали, как тектоническая плита и связанная с ней жидкость погружаются в мантию. По мере того как плита опускается, температура и давление повышаются - и это приводит к плавлению тектонических пород, высвобождающему воду. Затем смесь из расплавленных камней и влаги становится достаточно легкой, чтобы начать подниматься. При этом жидкость вступает в реакцию с веществами верхней мантии и понижает температуру плавления - это вызвало еще более сильной таяние, в результате которого выделяется больше воды - и цикл продолжается. "Модель мантийного дождя Андро и Болфан-Казановы показывает, что может быть другой способ транспортировки воды к поверхности в дополнение к конвекции самой мантии", - считает Йошинори Миядзаки из Калифорнийского технологического института.

Другие интересные новости:

▪ Визуальные стимулы усиливают звук

▪ Android ТВ-приставка Zero Devices Z6C

▪ Angry Birds принесла $67,6 млн. дохода

▪ Суперпозиция электронного состояния изменила свойства тормозного излучения

▪ Платежная карта для слабовидящих

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Огород на балконе. Советы домашнему мастеру

▪ статья Как давно появились домашние животные? Подробный ответ

▪ статья Работа на рулонных машинах офсетной печати типа VISION, MITSUBISHI, PRESSLINE и др.. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Транспондерная технология для систем охраны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Как оживить бензопилу. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026