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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Ослабление костей - препятствие для дальних космических полетов 16.01.2018 Дополнительное препятствие для полетов человека к дальним объектам Солнечной системы обнаружили ученые клиники Шарите в Берлине. Оказалось, что помимо ослабления костной ткани, а также опасности, вызванной солнечной и космической радиацией, их может беспокоить такой фактор, как космическая лихорадка, возникающая в условиях невесомости. Медики изучали данные астронавтов, работавших на Международной космической станции, и пришли к выводу, что температура повышается не сразу по прилету на МКС, а через несколько месяцев. В среднем разница между космической и земной температурой испытуемых составляет один градус, то есть на борту у космонавтов обычно фиксируется 37°. Один из участников исследования, Ханнс-Кристиан Гунга, отмечает также, что во время физических упражнений температура астронавтов на борту иногда подскакивала и до 40°. Он отмечает, что исследование было круглосуточным, в эксперименте участвовали по очереди 11 человек. Для этого использовались датчики для фиксации малейших изменений температуры в артериальной крови, которые наклеивались членам космического экипажа на лоб. Эти датчики показывали малейшие колебания центральной температуры тела в условиях микрогравитации. В итоге ученые пришли к выводу, что температура на борту МКС повышалась по ряду объективных причин, факторов отсутствия определенных земных условий. Например, необходимой скорости испарения пота, который должен охлаждать организм.

Другие интересные новости:

▪ Измеритель запахов

▪ Мгновенное затемнение для сварщика

▪ Гибридный грузовик Volvo Concept Truck

▪ Умный инсулин для лечения сахарного диабета 1-го типа

▪ Электродная модернизация скафандров защити от марсианской пыли

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Зрительные иллюзии. Подборка статей

▪ статья В чем краткий смысл сей длинной речи? Крылатое выражение

▪ статья Есть ли жизнь в Мертвом море? Подробный ответ

▪ статья Лифтер. Должностная инструкция

▪ статья Антенна Delta Loop на 144 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ее режут, а она целая. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026