RC - автогенератор з мостом Віна

Інший різновид - автогенератора можна створити на основі операційного підсилювача з використанням моста Віна (рис.4.4).

Дільник з опорів і створює тут негативний зворотний зв’язок, який забезпечує коефіцієнт підсилення . Для створення позитивного зворотного зв’язку до неінвертуючого входу «а» підключене коло, яке забезпечує поворот фази вихідного сигналу на кут для частоти . Коефіцієнт передачі сигналу з виходу «с» на вхід «а» буде на цій частоті дійсним числом і дорівнюватиме Отже, фазова умова самозбудження буде задовольнятися лише на частоті , а амплітудна умова визначатиметься конкуренцією позитивного і негативного зворотного зв’язку і матиме вигляд

або

Схема, у яку ввімкнено операційного підсилювача на рис.4.4, має назву моста Віна. Така назва стає зрозумілою, якщо перемалювати наведену вище схему у вигляді моста (рис.4.5), де вертикальна діагональ відповідає виходу операційного підсилювача, а горизонтальна - його входам. Зображений міст (за ім’ям його автора - міст Віна) є частотно - вибірковим. Він балансується при виконанні двох умов:

а) і б)

При виконанні цих умов сигнал на горизонтальній діагоналі зникає, а при позитивний зворотний зв’язок пересилює негативний і генератор легко збуджується.

Основною проблемою в подібних автогенераторах є погана форма генерованих коливань. Вона буде тим гірша, чим сильніше перевиконана амплітудна умова самозбудження. Тому після того, як автогенератор збудиться, умову слід як можна послабити. Це можна зробити автоматично, увімкнувши замість резистора (або послідовно з ним) елемент, опір якого зростав би зі збільшенням струму через нього. Тоді в міру збільшення амплітуди генерованих коливань опір збільшувався б, і нерівність наближалась б до рівності. Таким елементом може бути мініатюрна лампочка розжарювання, опір волосинки якої сильно зростає при протіканні через нього електричного струму. Саме такі лампочки застосовуються у подібних автогенераторах для автоматичного встановлення міри зворотного зв’язку і одержання задовільної форми генерованих коливань.

Контрольні питання до розділу

«RC - автогенератори»

1. Чому на низьких (звукових) частотах краще застосовувати RC - автогенератори, а не LC - автогенератори?

2. В чому полягає ідея створення RC - автогенератора?

3. Яким вимогам має задовольняти чотириполюсник зворотного зв’язку в RC - автогенераторі?

4. Поодинока диференцююча RC - комірка обертає фазу гармонічного сигналу на кут . Чи можна при послідовному ввімкненні кількох таких комірок для підраховування загального повороту фази просто підсумовувати кути кожної з них ?

5. Зобразіть схему RC - автогенератора подібну до наведеної на рис.4.3, але не з диференцююсими RC - комірками, а з інтегруючими.

6. Як можна узгодити вихідний опір фазообертаючого RC - ланцюжка, зображеного на рис.4.3, з вхідним опором транзистора?

7. Чому форма коливань, генерованих RC - автогенераторами, звичайно відрізняється від гармонічної? Що треба робити, щоб наблизитись до гармонічної форми генерованих коливань?

8. Навіщо в RC - автогенераторі з мостом Віна (рис.4.4) потрібне коло негативного зворотного зв’язку ?

9. Чому автогенератор, зображений на рис.4.4, називають RC - автогенератором з мостом Віна? Де тут схема моста?

10. Навіщо для покращання форми генерованих коливань в RC - автогенераторі з мостом Віна послідовно з резистором вмикають лампочку розжарення?

Задачі до розділу

«RC - автогенератори»

1. В схемі RC - автогенератора, зображеного на рис.4.3, . Параметри транзистора . Опір у колі колектора . Чи самозбудиться такий автогенератор? Якщо так, то на якій частоті?

2. Яким буде в задачі №1 вхідний опір фазообертаючого RC - ланцюжка? Чи буде він істотно шунтувати вихідне коло транзистора? Чи треба враховувати цю шунтуючу дію при визначенні амплітудного критерію самозбудження?