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:

Растения сигнализируют об опасности вулканической активности 17.06.2025

Извержения вулканов - одни из самых разрушительных природных явлений, и своевременное их предсказание является важной задачей для защиты жизни и имущества людей. Современные технологии позволяют отслеживать сейсмическую активность, тепловые аномалии и газовые выбросы, однако ученые из разных стран продолжают искать новые, более ранние признаки приближающейся опасности. Недавнее исследование команды под руководством вулканолога Николь Гвинн продемонстрировало необычный способ раннего обнаружения вулканической активности с помощью изменений в растительности вокруг вулкана Этна - одного из самых активных вулканов Европы. В ходе двухлетних наблюдений ученые выявили 16 случаев, когда увеличение содержания углекислого газа (CO2) в воздухе или почве совпадало с ростом показателя NDVI - нормализованного индекса растительности, отражающего интенсивность фотосинтеза и здоровье зеленых насаждений. Этот индекс широко используется для оценки густоты и жизнеспособности растительного покрова на сп ...>>

Магнит без использования полезных ископаемых 17.06.2025

Технологии все больше зависят от редких и дорогих материалов, добыча которых сопряжена с экологическими и геополитическими рисками. В связи с этим поиск альтернативных решений становится одной из важнейших задач науки и промышленности. Недавно американские ученые во главе с исследователем китайского происхождения Цзянь-Пин Ванг разработали магнит, изготовленный исключительно из железа и азота, который не содержит традиционных редкоземельных элементов. Это открытие может кардинально изменить подход к производству магнитных материалов и значительно снизить зависимость от нестабильных международных поставок. В отличие от широко используемых сегодня магнитов, содержащих редкие полезные ископаемые, такие как самарий и диспрозий, новый магнит отличается более простой и экологичной составной частью. По словам ученых, магнит, созданный из железа и азота, обладает силой магнитного поля, которая превосходит многие известные материалы на рынке. Это делает его перспективной заменой для постоянн ...>>

Скука полезна творческим людям 16.06.2025

Когда информационный поток непрерывно заполняет наше сознание, умение сделать паузу становится особенно важным. Именно в моменты кажущейся скуки мозг получает возможность перезагрузиться и активировать скрытые ресурсы, стимулирующие творческое мышление и саморефлексию. Ученые из Университета Саншайн-Кост в Австралии провели исследование, которое подтверждает, что короткие периоды скуки могут быть полезны для творческих людей и не только. Скука возникает в тот момент, когда способность человека удерживать внимание начинает снижаться, и активируется так называемая сеть пассивного режима мозга. Эта система отвечает за внутренние мысли и саморефлексию, в то время как активность исполнительной сети, которая обычно помогает сосредоточиться, заметно снижается. Таким образом, скука становится не просто неприятным ощущением, а своего рода переключателем, дающим мозгу возможность отдохнуть от постоянной концентрации. Современный ритм жизни сопровождается постоянной стимуляцией симпатическо ...>>

Случайная новость из Архива Солнечные панели с человеческими волосами 17.09.2014 Милан Карки, подросток из сельского района Непала, предложил новый тип солнечных панелей с применением человеческого волоса. Волосы вполне могут служить в качестве электрических проводников в солнечных панелях. Применение такого необычного материала может привести к удешевлению источников экологически чистой энергии. "Вначале я хотел обеспечить электроэнергией свой дом, затем свою деревню. Сейчас я уже думаю об электроэнергии для всего мира, - рассказывает 18-летний изобретатель. - Волосы способны заменить кремний, дорогой компонент, который традиционно используется в солнечных панелях, а это значит, что новые панели могут быть изготовлены по небольшой цене для тех, кто не имеет доступа к электроэнергии". Солнечная панель, созданная Миланом, генерирует 18 Вт энергии, и ее стоимость составляет лишь 38 долл. На данный момент подросток пытается организовать коммерческое производство новых панелей. Благодаря массовому производству стоимость новых панелей можно было бы значительно уменьшить. Разработка позволяет зарядить мобильный телефон или пару аккумуляторов, обеспечивающих освещение в помещении в течение целого вечера.

Другие интересные новости:

▪ Робот-кузнечик

▪ Противоядие опоссума

▪ Суперкомпьютер на Луне

▪ Лингвистические способности крыс

▪ Дом на воде

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Домашняя мастерская. Подборка статей

▪ статья Грабь награбленное. Крылатое выражение

▪ статья На чем держалась дисциплина в наполеоновской армии? Подробный ответ

▪ статья Должностная инструкция для художника-оформителя в предприятиях торговли и общественного питания. Должностная инструкция

▪ статья Метроном. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Питание 12-вольтового вентилятора от электросети. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025