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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Многократно наносимые и стираемые чернила 19.06.2022 Группа исследователей из университета в Риверсайде разработала чернила на основе нанокристаллов титана. Они темнеют из-за ультрафиолета и исчезают из-за окисления кислородом. При экспериментах авторы создали узоры и печатный текст. Велись записи от руки и с помощью лазерной ручки. В каждом из вариантов получился контрастный рисунок, который сохранялся в течение нескольких часов. Продлить срок службы таких чернил можно благодаря покрытию защитным слоем из нетоксичного полимера. Технология станет полезной в сферах, где востребованы многоразовые поверхности или где следует много раз переписывать информацию - на транспортных билетах, талонах и специальных табло.

Другие интересные новости:

▪ Акустический пинцет

▪ Прозрачный и растягивающийся литий-ионный аккумулятор

▪ Грузовой дрон DJI FlyCart 30

▪ Беспроводные наушники LG Tone Free FP

▪ Умение сосредоточиться помогает достигать долгосрочных целей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Души высокие порывы. Крылатое выражение

▪ статья Как Петр I боролся с нищенством? Подробный ответ

▪ статья Работа на центрифуге. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Яйцо в бутылке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026