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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Медицинские DC/DC-преобразователи Mean Well MDS15/20 22.04.2021 Компания Mean Well представила две серии DC/DC для применения в устройствах медицинского назначения - MDS15 и MDS20 - с мощностью 15 и 20 Вт на выходе. Основные особенности новых изделий - высокий уровень выходной мощности; безопасность, соответствующая 2ХMOPP (для контакта с пациентом; IEC60601-1); широкий температурный диапазон -40...90°C и небольшой посадочный размер (стандартный корпус типоразмера 2"x1"). Преобразователи обладают ультранизким током утечки (не более 5 мкА), усиленной изоляцией между входом и выходом 4 кВ (АС), и имеют вход шириной 2:1. В моделях реализована защита от КЗ, перегрузки и пониженного входного напряжения. Преобразователи могут применяться в таких медицинских приборах и системах, как аппараты для мониторинга кислорода и диагностики нарушения дыхания, CT-сканеры, приборы для ухода за полостью рта, в медицинских мобильных станциях и других устройствах, допускающих контакт с пациентом. Основные технические параметры: Выходная мощность, Вт......15 (MDS15), 20 (MDS20) Диапазон Uвх, В......9...18/18...36/36...75 U вых, В......5/12/15/24 Эл. прочность изоляции "вход-выход", В......4000 (АС) Ток утечки, мкА......<5 Рабочий температурный диапазон,......-40...90°C

Другие интересные новости:

▪ Умный браслет проследит за составом пота

▪ Кольца кальмаров напечатаны на 3D-принтере

▪ Не стареет сердце женщины

▪ Чистая энергетика обошла угольную

▪ Транзисторы, работающие в 10 000 раз быстрее синапсов мозга

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Скромное обаяние буржуазии. Крылатое выражение

▪ статья Почему детеныши кенгуру так долго находятся в сумке? Подробный ответ

▪ статья Главный механик автосалона. Должностная инструкция

▪ статья Антенна для полевого дня. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лимон с начинкой. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026