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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Галактические снега 01.01.2020 Многие думают, что вещество Вселенной главным образом собрано в звездах и немного - в кружащихся вокруг них планетах. Это не так: масса вещества звезд составляет лишь 5% от массы всего вещества. А основной вклад вносят облака межзвездного и межгалактического газа. Оказывается, из этих облаков может идти звездный снег. К такому выводу неожиданно пришли астрофизики во главе с доктором Джереми Ли из Гонконгского университета. А объектом их исследований были так называемые шаровые скопления звезд. Традиционно считается, что такие скопления сформировались очень давно, практически при рождении Вселенной, может быть, даже раньше, чем появились галактики. Астрономы находят шаровые скопления на периферии галактик. Например, у Млечного Пути имеется 15 таких спутников, и некоторые из них хорошо заметны на ночном небе, ведь они содержат от десятков тысяч до миллионов светящихся звезд, У крупных же галактик число шаровых скоплений исчисляется десятками тысяч. Коль скопления возникли давно, они составлены в основном старыми звездами, в общем, это сообщества угасающих миров. Но вот исследователи из группы доктора Ли решили понять, отчего самые яркие галактики расположены в центрах галактических скоплений и что придает им такую яркость. Присмотревшись, они выяснили, что это делают многочисленные шаровые скопления звезд. Но как же древние звезды могут давать столько света? Никак - был ответ, не они дают свет. Потому что исследованные скопления вовсе не старые, они сформировались от силы миллиард лет тому назад и наполнены молодыми яркими звездами! Обнаружив это интереснейшее противоречие с общеизвестными данными, астрофизики задумались: как такое могло выйти? Согласно их идее, во всем виноваты потоки горячего межгалактического газа. Они внутри скопления галактик образуют своеобразные сети, а в их узлах при столкновении потоков получаются области, где формируются облака холодного газа, причем наиболее сильно газ охлаждается именно в центре галактического кластера; там-то и концентрируются облака. По мере роста плотности вещества и его охлаждения в них начинают, подобно снежинкам в облаках Земли, формироваться звезды. Под влиянием гравитации тысячи, а то и миллионы звезд слипаются в шаровые кластеры и все вместе падают в направлении как раз центральной галактики. Так на ее периферии формируется слой яркого блестящего галактического снега, который и обеспечивает ей необычное сияние.

Другие интересные новости:

▪ Новый химический элемент, обладающий магнитными свойствами

▪ Очиститель-генератор

▪ Найден ген хулиганства в пьяном виде

▪ Бюджетный смартфон Vivo Y02

▪ Визуальные стимулы усиливают звук

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электроснабжение. Подборка статей

▪ статья Химера. Крылатое выражение

▪ статья Когда был открыт Колизей и как долго продолжались посвященные этому событию игры гладиаторов? Подробный ответ

▪ статья Погрузка, транспортировка, разгрузка и хранение взрывоопасных и пожароопасных веществ и материалов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Измеритель короткозамкнутых витков. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Самовоспламеняющиеся свечи. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025