Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

Transkrypt

1 Generatory napięcia sinusoidalnego Drgania sinusoidalne można uzyskać Poprzez utworzenie wzmacniacza, który dla jednej częstotliwości miałby wzmocnienie równe nieskończoności. Poprzez odtłumienie rzeczywistego obwodu rezonansowego LC elementem o ujemnej rezystancji (gen. dwójnikowy) celem skompensowania rezystancji strat. Sposób ten jest wykorzystywany głównie w zakresie wielkich częstotliwości Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji Wzmocnienie takiego wzmacniacza ma postać Wzmocnienie to dąży do nieskończoności, gdy mianownik dąży do zera

2 Wzmocnienie wzmacniacza i toru sprzężenia zwrotnego można przedstawić w postaci wykładniczej: Z rachunku liczb zespolonych wynika, aby dwie liczby były sobie równe muszą mieć równe moduły i fazy. Warunek nazywa się amplitudowym warunkiem powstawania drgań. Warunek drgań. nazywamy fazowym warunkiem powstawania Jeśli chcemy otrzymać drgania sinusoidalne, to warunki te muszą być łącznie spełnione dla jednej określonej częstotliwości (f0). Wtedy warunek amplitudy ma postać: a warunek fazy przybiera postać: Parametry generatorów Częstotliwość generowanego przebiegu Stałość częstotliwości generowanego przebiegu stosunek średniej wartości odchyłki częstotliwości do wartości nominalnej częstotliwości Współczynnik zawartości harmonicznych Zakres i charakter przestrajania generatora

3 Generator RC z przesuwnikiem fazy W układach tych przesunięcie fazy toru wzmacniającego wynosi 180. W torze sprzężenia zwrotnego przesunięcie fazy powinno wówczas wynosić 180 lub Czwórnikiem sprzężenia zwrotnego jest trójsegmentowy filtr drabinkowy RC. W generatorze tym użyto filtrów górnoprzepustowych W generatorze tym użyto filtrów dolnoprzepustowych. W obu układach rezystor Rc jest tak dobierany, aby był spełniony warunek amplitudy generacji drgań tzn.. Generatory te charakteryzują się małą stałością częstotliwości oraz dużymi zniekształceniami nieliniowymi.

4 Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym Do budowy generatorów sprzężeniowych stosuje się obwody selektywne o dużej dobroci, gdyż jej wartość decyduje o stromości charakterystyki o stałości częstotliwości całego generatora.,a co za tym idzie i Jest to wzmacniacz OE obciążony układem liniowym. Zakładamy, że częstotliwość sygnału sinusoidalnego podawanego na wejście mieści się w zakresie średnich częstotliwości tego wzmacniacza. W takich warunkach napięcie Uwy na kolektorze tranzystora jest przesunięte względem napięcia Uwe na bazie o kąt zależny od charakteru obciążenia widzianego od strony kolektora. Przesunięcie to wynosi 180 przy obciążeniu o charakterze rzeczywistym 90 przy obciążeniu o charakterze pojemnościowym 270 przy obciążeniu o charakterze indukcyjnym Zakładając że impedancja wejściowa tranzystora jest dużo większa od impedancji Z1 i Z2 +Z3 można pominąć jej wpływ na sprzężenie zwrotne. Wówczas schemat obwodu sprzężenia zwrotnego wygląda tak: Transmitancja sprzężenia zwrotnego:

5 Generator Meissnera W generatorze Meissnera sprzężenie zwrotne realizowane jest za pomocą transformatora, zapewniającego przesunięcie fazy równe 180 (ϕβ = 180 ) dzięki odpowiedniemu połączeniu uzwojeń. Uzwojenie wtórne o indukcyjności L wraz z kondensatorem C tworzy obwód rezonansowy. Parametry tego obwodu określają częstotliwość drgań. Rezystory R1, R2 i R3 ustalają punkt pracy tranzystora, kondensatory CB i CE blokują składową zmienną, a kondensator Cs stanowi element sprzęgający. Jest to wzmacniacz klasy A objęty dodatnim sprzężeniem zwrotnym zapewniającym spełnienie warunków generacji dla częstotliwości fo Aby układ zaczął generować, konieczne jest spełnienie warunku małych sygnałów. dla bardzo

6 Generator Colpittsa W generatorze Colpittsa zastosowano tranzystor NPN z potencjometrycznym zasilaniem bazy i ujemnym sprzężeniem zwrotnym dla składowej stałej RE. Rezystory R1, R2 i RE ustalają punkt pracy tranzystora. Kondensator CE blokuje składową zmienną, kondensator CS stanowi element sprzęgający. Dławik Dł zapewnia przepływ składowej stałej prądu kolektora, nie dopuszczając do zwarcia sygnału. Jest to wzmacniacz klasy A objęty dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Aby przesunięcie fazy w torze wzmacniacza wynosiło 180 impedancja obciążająca tranzystor musi mieć charakter rzeczywisty. Jeżeli impedancja ma charakter indukcyjny to aby wystąpił rezonans prądów impedancja Z1 musi mieć charakter pojemnościowy. Wartość częstotliwości generowanego w nim sygnału oblicza się ze wzoru:

7 Generator Hartleya Przesunięcie fazowe czwórnika sprzężenia zwrotnego będzie wynosiło 180, gdy argument Z3 będzie równy 90 (dla indukcyjności) oraz argument Z2+Z3 będzie równy -90 (dla pojemności). Wówczas dla częstotliwości fo impedancja Z3 będzie miała charakter indukcyjny, a równocześnie impedancja Z2+Z3 będzie miała charakter pojemnościowy. Aby przesunięcie fazy w torze wzmacniacza wynosiło 180 impedancja Z1 musi mieć charakter indukcyjny, czyli Wartość częstotliwości generowanego w nim sygnału oblicza się ze wzoru: Jest to wzmacniacz klasy A objęty dodatnim sprzężeniem zwrotnym C2, L3. Cewki L1 i L3 zwykle są wytwarzane jako jedna cewka dzielona z wyprowadzonym odczepem.

8 Bibliografia: