Генераторы синусоидальных колебаний

Любой генератор состоит из усилителя и цепи положительной обратной связи. Структурная схема генератора представлена на рис. 14.12.

Рис. 14.12

За счет влияния цепи обрат­ной связи на делитель на его вы­ходе появляется напряжение даже при отсутствии напряжения на входе, т.е. происходит самовозбуждение дели­теля и превращение его в генератор.

Чтобы на выходе генератора получить периодические колебания задан­ной частоты, в цепь его обратной связи необходимо включить колебательный контур, настроенный на данную частоту. В зависимости от состава элементов контура автогенераторы бывают LC и RC-типов (рис. 14.13).

а) б)

Рис. 14.13

Схема LC -генератора (рис.14.13 а) объединяет однокаскадный делитель на транзисторе VT и колебательный контур LC, включенный в цепь положи­тельной обратной связи генератора. Подбором L и C устанавливают требуемую частоту колебаний .

После включения источника питания в контуре LC возникают колеба­ния и переменный ток базы усиливается транзистором. Протекающий через катушку ток коллектора создает на ней падение напряжения, которое в проти­вофазе (вследствие встречного включения катушек и ) за счет индук­тивной связи между катушками подается в колебательный контур. Амплитуда колебаний постепенно возрастает до определенного значения (насыщения тран­зистора) и в дальнейшем не изменяется.

Недостатком рассмотренной схемы генератора является большое влияние температуры на амплитуду и частоту вырабатываемых напряжений. Поэтому часто эти схемы дополняют элементами, стабилизирующими параметры гене­рируемых напряжений.

Для получения периодических напряжений низкой частоты (от долей герца до нескольких килогерц) целесообразно в генераторе вместо LC контура использовать RC-цепь (рис. 14.13 б).

Эта замена упрощает конструкцию и снижает массу генератора. В отли­чие от LC-генератора в этой схеме положительная обратная связь образована частотно-зависимой RC-цепью. Если выходное напряжение генератора, снимаемое с коллектора транзистора, подать непосредственно на вход усили­теля (на базу транзистора), то создается отрицательная обратная связь.

Чтобы получить одинаковые фазы выходного и входного напряжений, необходимо напряжение на RC-цепи сдвинуть на 180°. Это осуществляют тремя RC-элементами, каждый из которых позволяет получить фазовый сдвиг на 60°. Несмотря на усложнение схемы генератора, она проста в реализации, особенно для низких частот, так как не требует индуктивных катушек, имеющих боль­шие габариты и массу.

Мультивибраторы

Генератор, представляющий собой двухэлементный усилитель с емкостной связью, выход которого соединен с входом, называют мультивибратором.

Мультивибраторы бывают симметричные, если транзисторы VT1 и VT2 (рис. 14.14) и аналогичные элементы схемы каждого усилителя одинаковы, и несимметричным, если эти условия не выполняются.

Рис. 14.15

Транзисторы в данной схеме работают в ключевом режиме. Мультивибра­тор может иметь два состояния равновесия. В одном из них транзистор VT1 пол­ностью открыт, а транзистор VT2 закрыт (состояние отсечки). В другом –наоборот, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт (режим насыщения). Каждое из этих состояний неустойчиво Когда отрицательный потенциал базы закрытого транзи­стора при зарядке соответствующего конденсатора достигает потенциала источника питания, равновесие нарушается, закрытый транзистор открывается, а открытый, наоборот, закрывается. Мульти­вибратор переходит в новое состояние равновесия. Временная диаграмма работы мультивибратора показана на рис. 14.15.

Мультивибраторы, работающие в ав­токолебательном режиме, используют в электронных устройствах в качестве за­дающих генераторов и делителей частоты.

Широкое распространение получили мультивибраторы, построенные на основе интегральных операционных усилителей и компараторов. Они характеризуются сравни­тельно высокой стабильностью работы.

Про­стейшая схема мультивибратора на основе ОУ показана на рис. 14.16.

Мультивибратор охва­чен обратной связью через делитель R₁, R₂, а времязадающая RC-цепь подключена к инвер­тирующему вводу. Амплитуда выходного сиг­нала и длительность импульсов данной схемы зависит от напряжения источника питания и температуры. Эти недостатки можно исклю­чить, дополнив схему диодным ограничителем на стабилитронах.

Контрольные вопросы:

1. Нарисуйте схемы трех основных конфигураций транзисторных усилителей цепей.

2. Нарисуйте схему транзисторного усилителя с общим эмиттером, использующего один источник питания.

3. Как компенсируются изменения температуры в транзисторном усилителе?

4. Перечислите классы усилителей с указанием особенностей их работы.

5. Каковы основные способы соединения транзисторных усилителей?

6. Какой метод соединения используется при усилении низкочастотных сигналов и сигналов постоянного тока?

7. Что такое генератор?

8. Перечислите три типа генераторов синусоидальных колебаний.

9. Что называется мультивибратором? Виды мультивибраторов.

10. Нарисовать простейшую схему мультивибратора.