Навигация
Принцип работы фазосдвигающей цепи
32338
знаков
0
таблиц
15
изображений
4.3 Принцип работы фазосдвигающей цепи
Схема которой показана на рис. № 8а, иллюстрируется с помощью векторной диаграммы рис. № 8б.
Рис.8. Фазосдвигающие цепи: а- принципиальная схема; б- векторная диаграмма; в,г- трехзвенные цепи
Пусть ко входу этой цепи RC подведено напряжение U1. Оно вызывает в цепи ток I, создающий падения напряжения на конденсаторе
UC=IXC=
(где ω-частота напряжения U1) и на резисторе UR=IR, которое одновременно является выходным напряжением U2. При этом угол сдвига фаз между током I и напряжением Uс равен 900, а между током I и напряжением UR – нулю. Вектор напряжения U1 равен геометрической сумме векторов UC и UR и составляет с вектором U2 угол φ. Чем меньше емкость конденсатора С, тем ближе угол φ к 900.
4.4 Условия самовозбуждения RC – автогенератора
Наибольший угол φ, который можно получить при изменении значений элементов RC- цепи, близок к 900. Практически элементы схемы R и C подбирают так. Чтобы угол φ=600. Следовательно, для получения угла сдвига фаз φ=1800, необходимого для выполнения условия баланса фаз. Требуется последовательно включить три звена RC.
На рис. № 8 в,г показаны два варианта схем трехзвенных фазосдвигающих цепей. Сдвиг фаз между выходным и входным напряжением на угол 1800 при R1=R2=R3=R и C1=C2=C3=C обеспечивается на частотах: f01≈
(в схеме на рис. № 8в) и f02≈
(в схеме на рис. № 8г), где R выражено в омах, C- в фарадах, а f0- в герцах. Значения f01 иf02 одновременно частоту автоколебаний.
Для обеспечения баланса амплитуд коэффициент усиления усилителя Кус не должен быть меньше коэффициента передачи цепи обратной связи Ко.с.=
. Расчеты показывают, что для приведенных схем Ко.с=. Таким образом, автоколебания в RC- генераторах, содержащих трехзвенные фазосдвигающие цепи с одинаковыми звеньями, возможно лишь при выполнении условий
fавт= f01 (или fавт= f02); Кус≥29.
4.5 RC- автогенераторы с согласующим каскадом
Схема такого генератора представлена на рис. 9.
Рис.№9. Принципиальная схема RC-автогенератора с согласующим каскадом и трехзвенной фазосдвигающей цепью
Усилитель собран на транзисторе VT1. Нагрузкой усилителя является резистор R3. Фазосдвигающая цепь состоит из элементов C4-C6, R4-R6. Резисторы R4-R6 включены по переменному току параллельно нагрузке усилителя- резистору R3-и шунтирует её, что приводит к уменьшению усиления каскада. Для уменьшения шунтирующего действия рекомендуется выбирать сопротивление резистора RC- звеньев фазосдвигающей цепи значительно больше R3.
С точки зрения обеспечения баланса фаз данный автогенератор можно было бы выполнить только на одном транзисторе VT1. Однако в этом случае небольшое входное сопротивление транзистора будет шунтировать цепь обратной связи и резко уменьшать её коэффициент передачи. Поэтому целесообразно разделить выход фазосдвигающей цепи и вход усилителя с помощью специального согласующего каскада на транзисторе VT2, называемым эмиттерным повторителем. Нагрузкой этого каскада служит резистор R9, включенный в цепь эмиттера транзистора VT2. Эмиттерный повторитель имеет большое входное сопротивление и поэтому мало шунтирует фазосдвигающую цепь.
Автогенераторы с фазосдвигающими цепями обычно применяют для генерирования синусоидальных колебаний фиксированный частоты, что связано с трудностью перестройки частоты в широком диапазоне.
4.6 RC- автогенератор с мостом Вина
Если усилитель изменяет фазу входного сигнала на 2π (например, усилитель, имеющий четное число каскадов), введение в него положительной обратной связи обеспечивает возможность генерирования колебаний без включения специальной фазосдвигающей цепи. Для выделения колебаний требуемой частоты, содержащихся в выходном напряжении такого генератора, в цепи обратной связи включают четырехполюсник, имеющий частотно-избирательные свойства. Принципиальная схема такого четырехполюсника, представляющего собой одну из ветвей моста Вина, изображена на рис. № 10.
Рис.10. Принципиальная схема частотно-избирательного четырехполюсника
Для генерирования автоколебаний необходимо, чтобы такой четырехполюсник не вносил сдвига между напряжениями U1и U2, что возможно, если отношение
=
-положительное вещественное число. В последнем уравнении сопротивление Z1образовано последовательным соединением элементов R1 и C1, а сопротивление Z2-параллельным соединением R2 и C2. Так как
Z1=R1+=Z1ejψ1, а Z2= =Z2ejψ2,
.
Отсюда видно, что если ψ2=ψ1, отношение выражается вещественным числом, следовательно сдвиг фаз между напряжениями U1 и U2 равен нулю. Частота, на которой ψ1= ψ2, определяется соотношением
f0=. Удобно выбрать R1=R2=R, C1=C2=C. В этом частотном случае
Принципиальная схема автогенератора с мостом Вина изображена на рис. № 11.
Рис.№ 11 Принципиальная схема RC-автогенератора с мостом Вина.
Автогенератор содержит два транзистора VT1и VT2, на которых собран двухкаскадный резисторный усилитель. Нагрузкой первого каскада является резистор R4, а второго- R9. Выходное напряжение усилителя поступает на его вход через цепь C2R1C1R3, являющуюся одной из ветвей моста Вина. Вторая ветвь, образованная резисторами R6,R5, соединена с выходом усилителя через конденсатор C5 большой емкости, благодаря чему цепь R6R5 не создает заметного сдвига фаз.
При этом минимальный коэффициент усиления, требуемый для выполнения баланса амплитуд, Кус=3. Последнее требование выполняется достаточно легко, так как реальный двухкаскадный усилитель имеет коэффициент усиления напряжения, намного превышающий значение Кус=3. Поэтому целесообразно наряду с положительной обратную связь, которая, снижая коэффициент усиления, существенно уменьшает нелинейные искажения генерируемых колебаний. Отрицательная обратная связь в рассматриваемой схеме осуществляется с помощью элементов R5, R10 и цепи C5R6.частота автоколебаний изменяется одновременно регулировкой емкости конденсаторов C1,C2 или сопротивления резисторов R1,R3. В обоих случаях диапазон регулировки, получается значительно больше того, который может быть достигнут в LC-генераторах.
4.7 Принцип получения релаксационных автоколебаний
Если условия самовозбуждения в RC-автогенераторе выполняются на на одной частоте, а в широком диапазоне частот, выходное напряжение генератора будет представлять собой последовательность импульсов, характеризующихся быстрым нарастанием и резким спадом. Такие генераторы называют импульсными. Эти генераторы не содержат колебательных систем, поэтому стабильность колебаний в них значительно хуже, чем в синусоидальных автогенераторах.
Литература
1. Шинаков Ю.С., Колодяжный Ю.М. Теория передачи сигналов электросвязи: Учебник для техникумов. -М.: Радио и связь.1989.-288 с.: ил.
2. Вайсбург Ф.И., Панаев Г.А., Савельев Б.Н. Электронные усилители и приборы. Учебник для техникумов. –М.: Радио и связь.1987.-472 с.: ил.
3. Добротворский И.Н. Теория электрических цепей: Учебник для техникумов. -М.: Радио и связь.1989.-472 с.: ил.
4. Гусев И.Г., Гусев В.М. Электроника: Учебное пособие. - М.: Высш.шк., 1991.- 662 с.
Похожие работы
... компенсироваться усилителем. Для возбуждения гармонических колебаний, необходимо, чтобы условие баланса фаз и условие баланса амплитуд выполнялись только на одной (заданной) частоте. Поэтому в генераторе синусоидальных колебаний необходимо обеспечить частотно-избирательный характер или коэффициента усиления усилителя, или коэффициента передачи цепи обратной связи. Процесс развития и установления ...
... К50-35 должен быть рассчитан на напряжение не менее 16 В. Также будут применены конденсаторы К10-17. Погрешность их должна быть не больше ±20%. В физиотерапевтическом устройстве на основе применения упругих волн применен повышающий трансформатор. Работает он на частотах до 66000 Гц. В связи с этим в трансформаторе необходимо использовать торроидальный сердечник. Это уменьшит габариты изделия. Для ...
... перспективность, если учесть прогресс технологии микромодулей и цепей на основе твердого тела. Целью данной курсовой работы является проектирование низкочастотного генератора синусоидальных колебаний. Параметры генератора представлены в задании на курсовую работу. 1 Анализ технического задания В данной курсовой работе необходимо разработать генератор гармонических колебаний, который имел ...
... связи, действие которой должно обеспечить подачу на вход усилителя сигнала с амплитудой не ниже амплитуды первоначального сигнала и со сдвигом фаз, равным нулю. Рис. 1. Принцип построения генератора на основе усилителя положительной обратной связью Необходимым и достаточным условием самовозбуждения замкнутой схемы автогенератора является равенство выходного напряжения цепи обратной связи ...
0 комментариев