Генераторы гармонических сигналов НЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

В статье описано несколько простых выполненных на ОУ генераторов НЧ, перестраиваемых избирательным фильтром на основе моста Вина или гиратора и стабилизированных по амплитуде сигнала. Для читателей будут полезны формулы расчета частотно-избирательной цепи и сведения об особенностях работы генераторов на границах полосы рабочих частот.

В низкочастотных генераторах гармонических колебаний часто используют мост Вина и значительно реже низкочастотный гиратор. Генератор с мостом Вина прост, но для него необходим сдвоенный перестраиваемый элемент - резистор или конденсатор. Гиратор же позволяет использовать для перестройки частоты лишь один переменный резистор. Для получения сигнала с коэффициентом нелинейных искажений около 0.01 % в обоих вариантах применяют терморезисторы.

На рис. 1 показана схема генератора с мостом Вина.

Два частотно-зависимых плеча моста подключены к неинвертирующему входу дифференциального усилителя. Два других плеча подключены к инвертирующему входу. Выходное напряжение стабилизирует полупроводниковый терморезистор типа ПТМ-2/0,5, обычно применяемый в промышленных генераторах с мостом Вина. Особенностью этого элемента является малая потребляемая мощность: в режиме стабилизации на нем падает напряжение 2 В при токе 0,5 мА. Выходное напряжение генератора около 3 В и при перестройке частоты практически не меняется. Частота генерации определяется выражением

f=1/2(PI*R*C) [1] при R=R2=R4, C=C1=C3.

Для перестройки частоты генерации используют сдвоенные переменные резисторы или переменные конденсаторы.

Стабильность амплитуды сигнала генератора в значительной мере зависит от того, насколько одинаково изменяются оба элемента перестройки частоты. Однако переменные резисторы со временем могут изменить свое сопротивление. В связи с этим трудно добиться точности установки частоты по шкале в течение всего срока эксплуатации. Лучшие результаты получаются со сдвоенным блоком переменных конденсаторов (лучше с воздушным диэлектриком), у которого для выравнивания начальной емкости и ограничения диапазона перестройки частоты секции зашунтированы подстроечными конденсаторами. Используя обычный блок переменных конденсаторов, можно получить десятикратное перекрытие по частоте в одном диапазоне. Для предупреждения паразитного самовозбуждения генератора на высоких частотах введен корректирующий конденсатор C5. Для этой же цели выходной сигнал снимается через развязывающий резистор R5. Такое устройство может генерировать сигналы частотой до 500 кГц, однако на частотах выше 100 кГц его нелинейные искажения возрастают из-за снижения усиления и появления фазового сдвига в ОУ. На самых низких частотах звукового диапазона отмечается увеличение искажений в связи с недостаточной тепловой инерцией терморезистора.

В случае затруднения в приобретении терморезистора для стабилизации амплитуды возможно использовать миниатюрную лампочку накаливания (например, типа СМН-10). Однако выходного тока дифференциального усилителя для установления лампочки в режим стабилизации (когда ее нить имеет темно-красный цвет) не хватает, и нужен более мощный выходной каскад. Для этой цели в генератор по схеме на рис. 2 введен эмиттерный повторитель.

Высококачественный генератор гармонических сигналов с гиратором был описан ранее в [2]. Преимуществом гиратора является то, что при его применении нет необходимости выдерживать равенство параметров элементов в частотно-зависимых цепях. На рис. 3 показана более простая схема генератора, не содержащая стабилизирующего терморезистора.

Тем не менее амплитуда выходного напряжения в этом генераторе остается практически постоянной в широком диапазоне частот. Это объясняется тем, что гиратор имитирует на входе первого усилителя индуктивность с низкими потерями, которая вместе с конденсатором С1 образует колебательный контур с очень высокой добротностью. Генерация возникает благодаря цепи ПОС, введенной в цепь второго усилителя (R7, R8, С5). При возникновении генерации напряжение на этом контуре повышается до тех пор, пока не возрастает шунтирование контура из-за увеличения входного тока первого усилителя В результате из-за снижения добротности этого контура и глубины ПОС дальнейший рост амплитуды колебаний невозможен. От этих параметров зависит и коэффициент нелинейных искажении сигнала, поэтому в конкретном устройстве может потребоваться оптимизация параметров элементов R7, R8, С5. Частоту генерации в таком устройстве при соотношении сопротивлений R3=R6 можно рассчитать по формуле

f=1 /2*PI*[(R1+R5)*R2*Cl*C2]^1/2

Для плавного изменения частоты генератора используется переменный резистор R1. при этом возможна ее перестройка в 3-4 раза. Выбором емкости конденсаторов С1 и С2 можно устанавливать тот или иной диапазон частот генератора. Для простоты следует принять С1=С2=С. При емкости 0,22 мкФ частоту сигнала регулируют в полосе 20...70 Гц.

Если для перестройки генератора использовать сдвоенный переменный резистор (вторым регулируемым элементов может быть R3 или R2), частоту можно изменять в 10...20 раз Корректирующая цепь R8C5 необходима лишь при работе генератора на частотах выше 100 кГц, где она увеличивает ПОС и компенсирует уменьшение усиления. Генератор работает до частоты около 500 кГц при возрастании коэффициента нелинейных искажений на максимальной частоте до 2 %.

Напряжение питания генераторов - ±15В.

Литература

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники - М : Мир, 1993.
2. Петин Г. Применение гиратора в схемах резонансных усилителей и генераторах - Радио, 1996, №11. с. 33, 34.

Автор: Г.Петин, г.Ростов-на-Дону

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чтение меняет работу мозга 15.11.2026

Чтение книг традиционно считается одним из наиболее доступных способов развития интеллекта, расширения словарного запаса и тренировки воображения. Однако современные исследования показывают, что его значение может выходить далеко за пределы образования. Привычка читать ради удовольствия связана с особенностями строения головного мозга, улучшением внимания и памяти, эмоциональным благополучием и сохранением когнитивных способностей в пожилом возрасте. К таким выводам пришли специалисты Кембриджского университета, проанализировавшие результаты научных работ, посвященных влиянию чтения на психическое здоровье и функционирование мозга на разных этапах жизни. Авторами новой публикации стали профессор психиатрии Барбара Сахакян (Barbara J. Sahakian), исследовательница Кристель Лэнгли (Christelle Langley) из Кембриджского университета и Вики Перрин (Vicki Perrin), представляющая британскую организацию The Queen's Reading Room. Особое внимание они уделили масштабному исследованию развития д ...>>

Керосиновый гель для ракет 15.11.2026

Разработка эффективных и безопасных видов топлива остается одной из важнейших задач современной космонавтики. Жидкие горючие смеси обеспечивают возможность точного регулирования тяги ракетных двигателей, однако их хранение и транспортировка сопровождаются определенными техническими сложностями. В условиях движения космического аппарата топливо может перемещаться внутри баков, создавая дополнительные нагрузки на систему управления. Исследователи из канадского Университета Конкордия предложили необычное решение этой проблемы, разработав горючий материал на основе керосина, способный сохранять консистенцию геля в состоянии покоя и становиться текучим при механическом воздействии или нагревании. Авторами новой технологии стали Прана&#769;й Мудалиар (Pranay Mudaliar) и Джерин Джон (Jerin John), доцент кафедры машиностроения, промышленной и аэрокосмической инженерии Университета Конкордия в Монреале. Работа получила поддержку Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Ка ...>>

Новый вид магнетизма обнаружен в теллуриде марганца 14.11.2026

На протяжении десятилетий ученые изучали магнитные свойства материалов, опираясь преимущественно на два фундаментальных типа магнитного упорядочения: ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Однако некоторые вещества демонстрировали необычное поведение, которое не удавалось полностью объяснить в рамках этой классификации. Международная группа исследователей под руководством специалистов Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США получила новые убедительные экспериментальные доказательства существования третьего типа магнитного порядка, получившего название "альтермагнетизм". Ключевым объектом исследования стал теллурид марганца с химической формулой MnTe, который долгое время считался обычным антиферромагнетиком. Чтобы изучить его необычные свойства, специалисты использовали мощное рентгеновское оборудование Европейского центра синхротронного излучения (ESRF), расположенного во французском Гренобле. Эксперименты проводились на специализированной исследовател ...>>

Случайная новость из Архива Комары перестанут нападать на людей 13.06.2013 Ученым впервые удалось создать генетически модифицированных комаров, которые иначе, чем их "природные" сородичи реагируют на запахи человека и на репеллент диэтилтолуамид (DEET). О своем открытии сообщили ученые из Медицинского института Говарда Хьюза. Исследователи не только генетически изменили комаров, но и узнали, почему эти насекомые тянуться к людям. Но главное, ученые планируют "отучить" комаров выбирать людей в качестве приоритетной жертвы и тем самым свести к минимуму заражение человека такими болезнями как желтая лихорадка и лихорадка денге. Разобраться с обонятельными пристрастиями комаров помог ген "орко" (orco), который еще 10 лет назад был удален у мух, и мухи при этом утратили свои обонятельные способности. В случае с желтолихорадочными комарами (Aedes aegypti) ученые действовали скорее наугад, и были приятно удивлены, когда узнали, что после удаления этого гена комары тоже перестали тянуться к человеку, отдав предпочтение лабораторной морской свинке. Далее, команда испытала, как комары с мутациями "орко" относятся к репелленту. Для этого на одну руку человеку наносили репеллент (диэтилтолуамид), а другую оставляли необработанной. Комары с измененным геном одинаково часто садились на обе руки, не чувствуя запаха репеллента. Однако когда они уже садились на руку, то быстро улетали от той части тела, что была покрыта репеллентом. Это доказывает, что у комаров для восприятия запахов есть два разных механизма. Один ген отвечает за восприятие запахов, которые витают в воздухе, а другой вступает в действие, как только насекомое касается кожи, и заставляет принимать решение - кусать или нет. Новые знания, полученные в Медицинском институте Говарда Хьюза, помогут ученым понять, как насекомые реагируют на существующие ныне репелленты, а также выяснить, каким должны быть репелленты нового поколения. И нельзя исключать, что в скором времени достаточно будет нанести на кожу специальный репеллент и смело отправляться в места обитания желтолихорадочного комара, не опасаясь заразиться желтой лихорадкой или лихорадкой денге. Кроме того, вечер на берегу летнего озера станет намного приятнее.

Другие интересные новости:

▪ Часы с дозиметром

▪ NASA и General Motors создадут робоперчатку

▪ Гибридный планшет Teclast X2 Pro

▪ В Африке тоже могут построить синхротрон

▪ Светодиоды GaN-на-кремнии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Швейная машина. История изобретения и производства

▪ статья Что такое дальтонизм? Подробный ответ

▪ статья Стирка белья. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Устройство для контроля систем зажигания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Универсальное зарядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026