Радиоэлектронные устройства (справочник) (стр. 39 )

Для устранения возбуждения микросхемы DA2 необходимо включить между контактами 2 и 4 конденсатор емкостью 16 пФ и между контактами 2 и 12 — резистор сопротивлением 100 Ом и конденсатор емкостью 56 пФ.

Детектор на перемножителе. Основой синхронного детектора (рис. 8.36) является микросхема DA3. На Вход 2 детектора по­дается преобразуемый сигнал, а на Вход 1 — опорный сигнал. Для линеаризации рабочей характеристики детектора опорный сигнал, проходит на микросхему DA3 через логарифмический каскад. Этот каскад построен по дифференциальной схеме на DA2 с диодной нагрузкой в коллекторах (DA1). Такое включение позволяет создать режим работы микросхемы DA3 по постоянному току, обеспечивая хорошую температурную стабилизацию и высокий коэффициент по­давления опорного сигнала на выходе микросхемы DA3. Амплитуда опорного сигнала равна 0,5 В. Балансировка перемножителя по по­стоянному току осуществляется потенциометрами JR3 и R13. Когда опорный сигнал равен нулю, то с помощью резистора КЗ добивают­ся максимального подавления преобразуемого сигнала. С помощью резистора R13 добиваются максимального подавления опорного сигнала при нулевом сигнале на Входе 1. Выходной парафазный сигнал перемножителя подается на микросхему DA4, которая до­полнительно усиливает его в 10 раз, что позволяет существенно ослабить влияние синфазной помехи в цепи питания и уменьшить дрейф нуля.

Рис. 8.35

Рис. 8.36

Детектор работает в диапазоне частот от 20 Гц до 2 МГц. Неравномерность коэффициента передачи в этом диапазоне менее 3%. Амплитуда преобразуемого сигнала меняется от 0,2 мВ до 0,5 В при точности преобразования 1%. При увеличении амплитуды сигнала до 1 В точность преобразования снижается до 3%.

Глава 9

ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Генераторы гармонических колебаний являются одними из наиболее важных и незаменимых элементов различных устройств. Генераторы используют при измерениях, в аппаратуре связи, авто­матике и телемеханике. В зависимости от условий работы к генера­торам предъявляют разные требования в отношении стабильности частоты, амплитуды и формы колебаний. Генераторы, которые должны обеспечивать относительную нестабильность частоты не хуже 10-6, делают с кварцевой стабилизацией частоты. В этих ге­нераторах кварцевый резонатор определяет все основные парамет­ры. Кварцевые генераторы являются сложными устройствами.

Основное внимание в этой главе будет уделено простым схе­мам генераторов, к стабильности частоты которых не предъявляет­ся особых требований. Причины, вызывающие нестабильность па­раметров этих генераторов, известны, и они широко освещены в литературе.

Основными элементами генераторов являются активный эле­мент и фазосдвигающая цепь. В качестве активного элемента при­меняют усилительные каскады и устройства с отрицательным диф­ференциальным сопротивлением. Фазосдвигающие цепи построены на RC - и LRС-элементах. На частотах выше 100 кГц используют в основном LRС-элементы, а на частотах ниже 20 кГц — генераторы на RС-элементах.

Предъявление повышенных требований к техническим характе­ристикам RС-генераторов неразрывно связано с применением высо­кокачественных усилителей. Однокаскадные генераторы не могут обеспечить высокую стабильность частоты и амплитуды, а также малые нелинейные искажения. Это объясняется тем, что введение в однокаскадный усилитель ООС по постоянному и переменному сиг­налам резко снижает усиление. По этой причине RС-генераторы строятся на многокаскадных усилителях с большим коэффициентом усиления.

В аппаратуре находят применение генераторы с фиксированной и с перестраиваемой частотой Генераторы с перестраиваемой часто­той имеют значительно более широкие возможности. Однако они конструктивно сложнее. Изменение частоты осуществляется за счет изменения номиналов элементов У? и С. В качестве переменного со­противления можно использовать полевой транзистор. Расширения пределов изменения емкости можно добиться, включив конденсатор в цепь ООС. Максимальная эквивалентная емкость будет при этом определяться СЭкв = С0с (1 + КУ и), где Kу u — коэффициент усиления усилителя.

В существующих схемах генераторов могут появиться два вида искажений формы сигналов. Во-первых, искажения, возникающие за счет нелинейной схемы стабилизации амплитуды колебаний. Во-вторых, искажения, возникающие в перестраиваемых генераторах за счет нелинейности характеристики полевого транзистора. Иска­жения первого вида могут быть значительно уменьшены путем до­бавления цепи с автоматической регулировкой коэффициента уси­ления активного элемента Для устранения искажений, связанных с нелинейностью полевого транзистора, необходимо уменьшить амп­литуду гармонического сигнала, а также применить ООС в управ­ляющем каскаде.

Включение корректирующих элементов в ОУ, которые применя­ются в устройствах, показано в гл 1

1. ОДНОКАСКАДНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Однокаскадный генератор. Генератор (рис 0 !) собран на одном транзисторе, в цег ОС которого включен дпойной Т-образ­ный мост Режим транзистора по постоянному току устанавливается с помощью тех же резисторов, что и RC-фильтр моста. В зависимости от парамет­ров моста схема генерирует колебания с частотами от 20 Гц до 20 кГц. При ука­занных на, схеме номиналах элементов ча­стота генерации равна 1 кГц. В небольших пределах (меньше 20%) частоту колеба­ний можно регулировать с помощью рези­стора R4. Для подавления колебаний бо­лее высокой частоты, которые возникают совместно с колебаниями основной, следу­ет включить резистор R5. Вспомогательные колебания возникают в основном в крем­ниевых транзисторах с большим коэффи­циентом передачи по току. Частота выход­ного сигнала определяется выражением fo=16*104/RC, где f — в герцах, R — в омах, С — в микрофарадах. Двухкаскадный генератор. Параметры схемы (рис. 9.2) можно рассчитать по формулам. Определяется минимально возможное со­противление резистора R4 из выражения R4>Uu/I, где Ua — напря­жение питания, I — максимально допустимый ток транзистора VT2. Для выполнения условий возбуждения необходимо положить коэф­фициент Y=0,05 (входит в выражение для определения R3<YR4/(l — Y)). При определении сопротивления резистора R2 не­обходимо руководствоваться неравенством R2>R4, а для опреде­ления емкостей конденсаторов С1 и С2 — формулами C2 =1/w0R2 и C1>2C2/h21ЭY. где h21э — коэффициент передачи тока транзи­стора VT1. Сопротивление резистора R1 определяется формулой R1>2h213R2. Для тех номиналов элементов, которые указаны на схеме, частота генерации равна 2 кГц. Для уменьшения нелинейных искажений необходимо подобрать сопротивление резистора R4 или R3.

Рис. 9.1 Рис. 9.2 Рис. 9.3

Генератор на полевом транзисторе. Генератор инфранизкой ча­стоты (рис. 9.3) имеет амплитуду выходного сигнала 12 В. Частота колебания равна 1 Гц. В генераторе применена ООС (резисторы R2 и R3), которая стабилизирует параметры выходного сигнала. Применение в мосте Вина резисторов больших сопротивлений зна­чительно сократило габариты конденсаторов и тем самым уменьши­ло отклонение частоты от расчетного значения.

Рис. 9.4

Генератор с отрицательным сопротивлением. Низкочастотный LC-генератор (рис. 9.4, а) собран на двух полевых транзисторах, ко­торые образуют устройство с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис. 94,6). Для установки рабочей точки яа базе транзистора VT1 меняется напряжение. С помощью этого напряже­ния меняется амплитуда выходного сигнала. Частота сигнала 1 кГц, амплитуда сигнала около 1 В.

Низкочастотный RC-генератор. Генератор (рис. 9.5) собран на четырехзвенной фазосдвигающей цепочке. Частоту выходного сиг­нала можно рассчитать по формуле

где R — в кило-омах, С — в микрофарадах. Коэффи­циент нелинейных искажений менее 1%. Для надежного возбуждения генератора необходимо применять транзисторы с коэффициентом пере­дачи тока более 50.

Рис. 9.5 Рис. 9.6

Генератор с автоматической ре­гулировкой амплитуды сигнала. Ге­нератор (рис. 9 6) собран на поле­вом транзисторе VT1 с двойным Т-образным мостом в цепи ОС. Для стабилизации амплитуды выходного сигнала в коллекторах транзисторов VT2 и VT3 колебания выпрямляют­ся детектором, собранным на элементах С6, С7, VD1, VD2. На выходе детектора формируется постоянное напряжение положи­тельной полярности. Когда колебания в генераторе отсутст­вуют, через резистор R11 протекает ток, открывающий транзистор VT4. В цепь истока полевого транзистора включен резистор R8. Сопротивление этого резистора устанавливает такой ток через тран­зистор VT1, при котором крутизна его максимальна. При генера­ции напряжение с детектора подзапирает VT4, уменьшая крутизну VT1 и тем самым стабилизируя амплитуду генератора. Частота ге­нерируемых колебаний 1 кГц. Для увеличения или уменьшения ча­стоты выходного сигнала необходимо пропорционально изменить номиналы элементов R1 — R3, С2 — С4. Меняя соотношение резисто­ров R10 и R11, можно менять амплитуду выходного сигнала.

2. МНОГОДИАПАЗОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Двухчастотный генератор. Устройство (рис. 9.7) состоит из двух генераторов. Первый генератор, собранный на транзисторе VT1, выдает сигнал с частотой 2 кГц, а второй (на транзисторе VT4) — сигнал с частотой 1 кГц. Генерация осуществляется по­средством введения в цепь ОС четырехзвенной фазосдвигающей RС-цепи. Сигналы с генераторов суммируются на транзисторах VT2 и VT3, работающих на общую нагрузку. Резистором R7 можно ре­гулировать амплитуду составляющих выходного сигнала.