Тема 9. Генераторы кратко

Электронными генераторами называют автоколебательные (самовозбуждаюшиеся) системы, в которых энергия источников питания постоянного тока преобразуется в энергию незатухающих электрических сигналов переменного тока требуемой формы, частоты и мощности.

Рис1. Блок схема генератора поясняет принцип работы генератора.	В усилителе с положительной обратной связью сигнал обратной связи «помогает» входному сигналу, поэтому существенно возрастает коэффициент усиления напряжения. Если абсолютное значение (модуль) произведения коэффициента усиления напряжения усилителя без обратной связи kна коэффициент передачи напряжения в цепи обратной связи kOC станет больше единицы, и колебания на выходе цепи ПОС совпадают с колебательными прочесами в усилителе, то усилитель с обратной связью самовозбуждается: . Если это условие выполняется на одной частоте, то усилитель становится генератором синусоидальных (гармонических) колебаний или близких к ним. Если же оно справедливо для широкого диапазона частот, то генерируются колебания сложной формы, часто близкие к прямоугольным
4-х полюсник – цепь ПОС

Генераторы синусоидальных колебаний.(то же но подробнее)

В качестве активного элемента в генераторах применяют усилительные каскады или устройства с отрицательным дифференциальным сопротивлением (например, диод Ганна).

Обычно генератор синусоидальных колебаний состоит из усилительного каскада, охваченного частотно-зависимой цепью положительной обратной связи из RC и LRC элементов. Назначение цепи ПОС - обеспечить устойчивый режим самовозбуждения на заданной частоте.

В большинстве случаев источником возникновения автоколебаний в генераторах являются флуктуации тока (напряжения), всегда имеющие место в реальных элементах схемы. Возникшие колебания усиливаются УК и с его выхода, через цепь ПОС вновь подается на вход УК. На входе УК, возникший в результате флуктуации сигнал, складывается с поступившим по цепи ПОС сигналом с выхода и если они одной частоты и совпадают по фазе, то усиливаются при их сложении. Усиленный суммарный сигнал вновь усиливается УК и процесс вновь повторяется. В итоге процесс самовозбуждения колебаний будет развиваться и амплитуда колебаний будет возрастать. Все это будет продолжаться пока коэффициент передачи напряжения по замкнутой цепи будет больше единицы (К>1). Нарастание колебаний (переходный процесс) будет продолжаться до тех пор пока из-за нелинейности усиления К уменьшится до единицы. Установившемуся стационарному режиму генератору соответствует определенная амплитуда.

Процессу возникновения и поддержанию колебаний соответствуют два условия: 1) баланса амплитуд, т.е. К=1; 2) баланса фаз, т.е. колебания в цепи замкнутого контура совпадают по фазе.

Частота колебаний определяется параметрам элементов. Для частот выше 100 кГц используют для фазосдвигающей цепи элементы R,L,С. Для частот ниже 20 кГц генераторы на RC элементов.

Генераторы синусоидальных колебаний
RC-генератор	-с трансформаторной связью	- с индуктивной связью
ПОС осуществляется за счет фазовращающей RC цепочки с числом звеньев не менее трех.	Обратная связь осуществляется за счет катушки W1 индуктивно связанной с колебательным контуром	В данной 3-х точечной схеме напряжение ОС снимается с части витков КК и подается на базу. Мгновенные значения на L1и L2 относительно средней точки находятся в противофазе, чем обеспечивают баланс фаз

Выводы: Простейшим генератором является усилитель, охваченный положительной обратной связью с соотношением коэффициентов прямого усиления и обратной связи kk_OC= 1, а суммарный фазовый сдвиг равен нулю или кратен 2π, т. е. φ+φ=2πn, где n— целое число.

Форма сигнала на выходе генератора зависит от частотных свойств фильтрующих цепей. Более близки к синусоидальным колебаниям напряжения на выходе LС- генераторов, в которых используются частотные свойства резонансного контура. В синусоидальных генераторах применяются трансформаторная (рис 3а ) и емкостная (рис. 36) обратные связи, причем частота колебаний , волновое сопротивление добротность Q , а полоса пропускания генераторов определяются из соотношений

; ; ;

Наряду с синусоидальными генераторами нашли применение также импульсные генераторы. Импульсы характеризуются периодом Т и частотой колебаний f, скважностью γ_П

; ; ,где τ_П и τ_И длительности паузы и импульса

Рис. 4. Импульсные генераторы
Мультивибратор		Блокинг-генератор на тиристоре
Выходной сигнал у разных типов БГ бывает треугольной, пилообразной и трапециевидной и прямоугольной формы
Выходной сигнал имеет форму близкую к прямоугольной
Транзисторы работают в ключевом режиме поочередно. Время переключения зависит от емкости конденсаторов, обеспечивающих связь между коллектором одного плеча транзистора с базой другого. Время зарядки и разрядки этих транзисторов регулируют величиной резисторов RБ1 и RБ2----Период колебаний прямоугольных импульсов симметричного мультивибратора определяется из соотношения	Блокинг-генераторы используют для получения мощных коротких импульсов (со скважностью до 104) малой длительности в синхронизирующих устройствах ( время протекания импульса БГ как правило много меньше времени между импульсами