Основи електроніки (стр. 23 )

Зазвичай величина т не перевищує 4-5.

На( мал. 9) приведена одна з можливих схем автогенератора типу RС з фазообертаючим ланцюжком. .

Рис.. 9

З точки зору забезпечення умови балансу фаз такий генератор можна було б побудувати і на одному транзисторі (VТ2) з загатьним емітером. Проте в цьому випадку ланцюжок зворотного зв'язку шунтує резистор Rk підсилювального транзистора і знижує його підсилення, а малий вхідний опір транзистора різко збільшує загасання в ланцюзі зворотного зв'язку. Тому доцільно розділити вихід фазообертаючого ланцюга і вхід підсилювача за допомогою емітерного повторювача, зібраного на транзисторі VТ1.

Робота автогенератора починається в момент включення джерела живлення. Виникаючий при цьому імпульс колекторного струму містить широкий і безперервний спектр частот, який обов'язково включає в себе і необхідну частоту генерації. Завдяки виконанню умов самозбудження коливання цієї частоти стають незатухаючими, тоді як коливання всіх

Рис. 10

інших частот, для яких умова балансу фаз не виконується, швидко загасають.

Автогенератори з фазообертаючими ланцюгами зазвичай застосовуються для генерації синусоїдальних коливань фіксованої частоти. Це пов'язано з труднощами перебудови частоти в широкому діапазоні. Діапазонні автогенератори типу RС будуються дещо по іншому. Розглянемо це питання більш детально. Якщо підсилювач повертає, фазу вхідного сигналу на 2p (наприклад, підсилювач, що має парне число каскадів), то при охопленні позитивним зворотним зв'язком достатньої глибини він може генерувати електричні коливання без включення спеціального фазообертаючого ланцюжка. Для виділення необхідної частоти синусоїдальних коливань з усього спектра частот, генеруючих такою схемою, необхідно забезпечити виконання умов самозбудження тільки для однієї частоти. З цією метою в ланцюг зворотного зв'язку може бути включений послідовно-паралельний вибірковий ланцюг, схема якого наведена на( мал. 10.)

Визначимо властивості цього ланцюжка, розглядаючи його як подільник напруги. Між вихідними і вхідними напругами існує очевидна залежність

,

Коефіцієнт передачі напруги цим ланцюгом

На квазірезонансній частоті w0 коефіцієнт передачі напруги має дорівнювати дійсному числу. Це можливо лише в тому випадку, якщо опір, виражений відповідним математичним записом в чисельнику і знаменнику формули (18.25), будуть мати однаковий характер. Дана умова забезпечення лише в тому випадку, якщо дійсна частина знаменника дорівнює нулю, і. т.д.

 Звідси частота квазірезонанса

Коефіцієнт передачі напруги на квазірезонансній частоті

Підставляючи в цю формулу значення w0 із, одержимо
 

Вважаючи R1 = R2 = R і C1 = C2 = C, знайдемо остаточні значення f0 та b0 :

Згасання, що вноситься виборчої ланцюжком на квазірезонансной частоті,

Мал. 11

 

Це означає, що мінімальний коефіцієнт підсилення, при якому задовольняється умова балансу амплітуд, також має дорівнювати 3. Очевидно, що цю вимогу виконати досить легко. Реальний транзисторний підсилювач, що має два каскади (найменше парне число), дозволяє отримати посилення по напрузі, набагато більше К0 = 3. Тому доцільно наряду з позитивним зворотним зв'язком ввести в підсилювач негативний зворотний зв'язок, який, знижуючи коефіцієнт підсилення, в той же час істотно зменшує можливі нелінійні спотворення генерованих коливань. Принципова схема такого генератора наведена на( мал. 11. )Терморезистор RK в ланцюзі емітера транзистора VТ1 призначений для стабілізації амплітуди вихідної напруги при зміні температури. Регулировка частоти здійснюється за допомогою спареного потенціометра R1R2.

6.5 Генератори синусоїдальних коливань на інтегральних мікросхемах

Рис. 12

 

Рис. 13

 

Для побудови генераторів в мікровиконанні використовуються аналогові (лінійні) підсилювальні ІМС, охоплені глибоким позитивним зворотним зв'язком. Тому створення схеми генератора - типу LС або RС, по суті, зводиться до вибору відповідної аналогової ІМС і підключенню до неї дискретних елементів - LС - контура, RС-ланцюгів, мостів і т. п. При цьому принципи побудови схем генераторів, розглянуті в попередніх параграфах, умови самозбудження, способи стабілізації частоти фактично залишаються незмінними.

На мал. 12 приведена схема генератора синусоїдальних коливань з трансформаторним зворотним зв'язком, основою якого є диференціальний каскад(ДУ). Коливальний контур включений між колекторами транзисторів VТ1 і VТ2. Позитивний зворотний зв'язок забезпечується за допомогою додаткової обмотки Lсв, напруга з якої подається на вхід диференціального каскаду. Вихідна напруга, що знімається з коллекторів транзисторів VТ1 і VТ2 (несиметричні виходи), змінюються в протифазі. Це дозволяє у разі потреби знімати два гармонійних сигнали, зрушених по фазі на 180°. При підключенні зовнішнього навантаження між колекторами транзисторів VТ1 і VТ2 (cимметричный вихід) амплітуда вихідної напруги збільшується в два рази в порівнянні з амплітудою напруги схеми з несиметричним виходом. З метою зменшення впливу зовнішнього навантаження на стабільність генерованих коливань і узгодження генератора з навантаженням вихідна напруга знімається через емітерний повторювач, зібраний на. транзисторі VТ4

В якості базових елементів (диференціальних підсилювачів) можуть бути використані аналогові ІМС різних серій.

На основі мікросхем ДУ можуть бути отримані різні варіанти RС - автогенераторів. Як приклад на мал. 13, а приведена схема з триланковим ланцюжком типу R-паралель, яка включена між колектором і базою транзистора VТ1. Таким чином, власне генератор зібраний на транзисторі VТ1, а вихідна напруга знімається з колектора транзистора VТ2, що зменшує вплив навантаження на роботу схеми.

Більш високі якісні показники має схема RС- генератора, приведена на мал. 13, б. Тут на транзисторах VТ4 і VТ5 зібрані емітерні повторювачі, підключені відповідно до ланцюга зворотного зв'язку генератора(на транзисторі VТ4) і до виходу схеми (на транзисторі VТ5).

Підключаючи ланцюг зворотного зв'язку через емітерний повторювач, можна істотно поліпшити умови самозбудження і характеристики схеми. При цьому практично виключається вплив вхідного опору ланцюга зворотного зв'язку на колекторне навантаження транзистора VТ1. Як показали експериментальні дослідження, діапазоні частот від 100 до 1000 Гц для схеми мал. 13, б не перевищує 1,2 % (при амплітуді вихідної напруги близько 1 В)

R

При виконанні умов

частота генерованих коливань визначається співвідношенням

Вища частота генерованих коливань визначається типом ІМС.

ЛЕКЦІЯ 7

ОСНОВИ МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ

7.1 Гібридні інтегральні мікросхеми

Мікроелектроніка є новим напрямком електроніки, що дозволяє за допомогою складного комплексу фізико-хімічних, технологічних, конструктивних і схемотехнічних методів вирішити проблему створення високонадійних і економічних електронних елементів і пристроїв.

Слід відрізняти мікроелектроніку від мікромініатюризації електронної апаратури, так як це, хоч і взаємопов'язані, але не тотожні один одному напрямки. В процесі мікромініатюризації апаратури вирішують, головним чином, задачу про зменшення її об'єму і маси. З цією метою використовують малогабаритні дискретні елементи (резистори, конденсатори, діоди, транзистори і т. д.), що об'єднуються в мініатюрні функціональні вузли-мікромодулі. Цей напрямок не може забезпечити принципово новий підхід до підвищення надійності та економічності безперервно ускладнюючоїся електронної апаратури. Тому завдання мікроелектроніки полягає не тільки в зменшенні габаритів і маси електронних елементів і пристроїв, але і, перш за все, в якісно новому підході до їх розробки та використанню.