Elektronikus generátorok

A generátorok olyan elektronikus eszközök, amelyek az egyenáramú forrás energiáját váltakozó áramú energiává (elektromágneses rezgések) alakítják át a kívánt frekvencián és teljesítményen.

A rádióműsorszórásban, gyógyászatban, radarban használt elektronikus generátorok analóg-digitális átalakítók, mikroprocesszoros rendszerek stb. részét képezik.

Egyetlen elektronikus rendszer sem teljes a működési ütemét meghatározó belső vagy külső generátorok nélkül. A generátorokkal szemben támasztott alapvető követelmények - a rezgési frekvencia stabilitása és a jelek eltávolításának képessége róluk a további felhasználás céljából.

Az elektronikus generátorok osztályozása:

1) a kimeneti jelek formája szerint:

— szinuszos jelek;

— téglalap alakú jelek (multibrátorok);

— lineárisan változó feszültségjelek (CLAY), vagy fűrészfogú feszültséggenerátoroknak is nevezik őket;

— speciális alakú jelek.

2) a generált rezgések frekvenciájából (feltételesen):

- alacsony frekvencia (100 kHz-ig);

— magas frekvencia (100 kHz felett).

3) gerjesztési módszerrel:

— független (külső) gerjesztéssel;

— öngerjesztéssel (autogenerátorok).

Autogenerátor - egy öngerjesztett generátor, külső behatás nélkül, amely az energiaforrások energiáját folyamatos rezgéssé alakítja, például egy vibrációs áramkör.

1. ábra – A generátor blokkvázlata

Az elektronikus generátor áramkörök (1. ábra) ugyanazok a sémák szerint épülnek fel, mint az erősítők, csak a generátorok nem rendelkeznek bemeneti jelforrással, azt pozitív visszacsatoló jel (PIC) helyettesíti. Emlékeztetünk arra, hogy a visszacsatolás a kimeneti jel egy részének átvitele a bemeneti áramkörbe. A szükséges hullámformát a visszacsatoló hurok szerkezete biztosítja. Az oszcillációs frekvencia beállításához az OS áramkörök LC vagy RC áramkörökre épülnek (a frekvencia határozza meg a kondenzátor újratöltési idejét).

A PIC áramkörben generált jel az erősítő bemenetére kerül, egy K tényezővel felerősítve a kimenetre kerül. Ebben az esetben a kimenetről érkező jel egy része a PIC áramkörön keresztül visszakerül a bemenetre, ahol K tényezővel csillapítják, ami lehetővé teszi a generátor kimeneti jelének állandó amplitúdójának fenntartását.

A független külső gerjesztésű oszcillátorok (szelektív erősítők) a megfelelő résztartománnyal rendelkező teljesítményerősítők, amelyek bemenete egy oszcillátorból érkező elektromos jel. Ezek. csak egy bizonyos frekvenciasáv erősödik.

RC generátorok

Alacsony frekvenciájú generátorok létrehozásához általában műveleti erősítőket használnak, például PIC áramkört, RC áramköröket telepítenek, hogy adott f0 frekvenciájú szinuszos rezgéseket biztosítsanak.

Az RC áramkörök frekvenciaszűrők – olyan eszközök, amelyek egy bizonyos frekvenciatartományban adják át a jeleket, és nem adnak át rossz tartományba.Ebben az esetben a visszacsatoló hurkon keresztül az erősítő visszacsatolódik az erősítő bemenetére, ami azt jelenti, hogy csak egy bizonyos frekvencia vagy frekvenciasáv erősödik.

A 2. ábra a frekvenciaszűrők főbb típusait és azok frekvenciaválaszát (AFC) mutatja. A frekvenciamenet a szűrő sávszélességét mutatja a frekvencia függvényében.

2. ábra – A frekvenciaszűrők típusai és frekvenciaválaszuk

A szűrők típusai:

— aluláteresztő szűrők (LPF);

— felüláteresztő szűrők (HPF);

— sávszűrők (BPF);

— blokkoló frekvenciaszűrők (FSF).

A szűrőket egy fc határfrekvencia jellemzi, amely felett vagy alatt a jel éles csillapítása tapasztalható.Az áteresztő sávokat és az elutasító szűrőket szintén az IFP (RFP non-pass) sávszélesség jellemzi.

A 3. ábra egy szinuszos generátor diagramját mutatja. A szükséges erősítést az R1, R2 ellenállások OOS áramkörével kell beállítani. Ebben az esetben a PIC áramkör egy sávszűrő. Az f0 rezonanciafrekvenciát a következő képlet határozza meg: f0 = 1 / (2πRC)

A generált rezgések frekvenciájának stabilizálására kvarc rezonátorokat használnak frekvencia hangoló áramkörként. A kvarc rezonátor egy kvarctartóba szerelt vékony ásványi lemez. Mint tudod, a kvarcnak van piezoelektromos hatás, amely lehetővé teszi az elektromos rezgőkörrel egyenértékű és rezonáns tulajdonságokkal rendelkező rendszerként történő alkalmazását. A kvarclemezek rezonanciafrekvenciája néhány kilohertztől több ezer MHz-ig terjed, a frekvencia instabilitása jellemzően 10-8 és az alatti nagyságrendű.

3. ábra – RC szinuszgenerátor diagramja

A multivibrátorok elektronikus generátorok négyszöghullám jelek.

A multivibrátor a legtöbb esetben egy fő oszcillátor funkcióját látja el, amely trigger bemeneti impulzusokat generál a következő csomópontokhoz és blokkokhoz egy impulzus- vagy digitális műveletrendszerben.

A 4. ábra egy IOU-alapú szimmetrikus multivibrátor diagramját mutatja. Szimmetrikus – a téglalap alakú impulzus impulzusideje megegyezik a tpause = tpause szünetidővel.

Az IOU-t pozitív visszacsatolás fedi le – egy R1, R2 áramkör minden frekvencián egyformán működik. A nem terelő bemenet feszültsége állandó, és az R1, R2 ellenállások ellenállásától függ. A multivibrátor bemeneti feszültségét az OOS segítségével állítják elő az RC áramkörön keresztül.

4. ábra – Egy szimmetrikus multivibrátor vázlata

A kimeneti feszültség szintje + Usat értékről -Us értékre változik, és fordítva.

Ha a kimeneti feszültség Uout = + Usat, a kondenzátor feltöltődik, és az invertáló bemenetre ható Uc feszültség exponenciálisan nő (5. ábra).

Az Un = Uc egyenlőség esetén az Uout = -Us kimeneti feszültség éles változása következik be, ami a kondenzátor túltöltéséhez vezet. Az -Un = -Uc egyenlőség elérésekor az Uout állapota ismét megváltozik. A folyamat megismétlődik.

5. ábra – Időzítési diagramok a multivibrátor működéséhez

Az RC áramkör időállandójának megváltoztatása változást eredményez a kondenzátor töltési és kisütési ideje, és ebből adódóan a multivibrátor rezgési frekvenciája. Ezenkívül a frekvencia a PIC-paraméterektől függ, és a következő képlet határozza meg: f = 1 / T = 1 / 2t és = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

Ha aszimmetrikus téglalap alakú rezgéseket kell elérni t és ≠ tp esetén, akkor aszimmetrikus multivibrátorokat használnak, amelyekben a kondenzátort különböző időállandójú áramkörökben töltik fel.

Egyetlen vibrátort (várakozó multivibrátorok) úgy terveztek, hogy a bemeneten rövid trigger impulzus hatására a kívánt időtartamú négyszögletes feszültségimpulzust alkossanak. A monovibrátorokat gyakran elektronikus időkésleltető reléknek nevezik.

A műszaki irodalomban több van. az egylövés neve a várakozó multivibrátor.

A monovibrátornak egy hosszú távú állandósult állapota van, az az egyensúly, amelyben a trigger impulzus alkalmazása előtt van. A második lehetséges állapot átmenetileg stabil. Az univibrátor egy trigger impulzus hatására lép ebbe az állapotba és korlátozott ideig lehet benne tv, majd automatikusan visszatér a kiinduló állapotába.

Az egylövésű eszközökkel szemben támasztott fő követelmények a kimeneti impulzus időtartamának stabilitása és a kezdeti állapot stabilitása.

A lineáris feszültséggenerátorok (CLAY) periodikus jeleket képeznek, amelyek lineárisan változnak (fűrészfog impulzusok).

A fűrészfog impulzusokat a tp munkalöket időtartamával, a visszatérési löket idejével és az Um amplitúdóval jellemezzük (6. ábra, b).

A feszültség időbeli lineáris függőségének megteremtéséhez leggyakrabban egy állandó áramú kondenzátor töltését (vagy kisülését) használják. Az AGYAG legegyszerűbb sémája a 6. ábrán látható, a.

Amikor a VT tranzisztor zárva van, a C2 kondenzátort a Up tápegység tölti fel az R2 ellenálláson keresztül. Ebben az esetben a feszültség a kondenzátorban és így a kimeneten lineárisan növekszik.Amikor pozitív impulzus érkezik a bázishoz, a tranzisztor kinyílik, és a kondenzátor az alacsony ellenállásán keresztül gyorsan kisül, ami a kimeneti feszültség gyors nullára csökkenését eredményezi – és fordítva.

Az CLAY-t a katódsugárcsövekben található nyalábleolvasó eszközökben, analóg-digitális átalakítókban (ADC) és más átalakító eszközökben használják.

6. ábra — a) A lineárisan változó feszültség képzésének legegyszerűbb sémája b) Trionimpulzusok idődiagramja.