Реферат: Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 3687 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра ЭТТ РЕФЕРАТ На тему: «Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний» МИНСК, 2008 1. Принципы построения генераторов электрических колебаний Генераторами сигналов называются устройства, формирующие электрич е ские колебания определенной формы, частоты и амплитуды. Различают генераторы с внешним возбуждением , генерирующие колебания под влиянием воздействия внешних синхронизирующих и запускающих импульсов (это по сути дела рез о нансные усилители мощности, работающие в нелинейном режиме), и генераторы с самовозбужд е нием (или автогенераторы), начинающие работать с момента включения питания. Автогенераторы являются источниками высокочастотных колебаний в радиопер е датчиках, входят в состав различной измерительной аппаратуры и устройств автоматики, используются как источники колебаний гетеродина в ради о приемниках, как источник СВЧ колебаний в микроволновых печах и установках индукционного нагрева в об о рудовании ЭП. Простейшим методом формирования гармонических колебаний является метод компенсации потерь в LC-колебательном контуре при помощи усилителя. Для эт о го усилитель нужно охватить обратной связью, компенсирующей эти потери (рис. 1). Автогенератор гармонических колебаний можно образовать путем подключения к усилителю цепи положительной обратной связи, действие которой должно обеспечить подачу на вход усилителя сигнала с амплитудой не ниже амплитуды пе р воначального сигнала и со сдвигом фаз, равным нулю. Рис. 1. Принцип построения генератора на основе усилителя с положительной обратной связью Необходимым и достаточным условием самовозбуждения замкнутой схемы авт о генератора является равенство выходного напряжения цепи обратной связи перв о начальному входному напряжению усилителя, послужившему толчком для возб у ждения колебаний: Это условие называется условием баланса амплитуд . Оно заключается в том, что генератор может возбуждаться только тогда, когда усилитель компенсирует все потери в цепи возбу ж дения этих колебаний. Вторым условием возникновения автоколебаний является условие баланса фаз : Это условие означает, что колебания в замкнутой системе могут возбуждаться только тогда, когда фаза выходного напряжения цепи ОС и фаза входного напр я жения усилителя совпадают или сдвинуты относительно друг друга на целое число периодов колебаний . Рассмотрим эти условия на примере LC -генератора на ОУ с колебательным конт у ром в цепи положительной обратной связи (рис. 2). Рис. 2. LC-генератор на ОУ с колебательным контуром в цепи ПОС ( а ) и диаграммы напряжений, иллюстрирующие его работу ( б ). Напряжение на выходе ОУ будет определяться напряжением на колебател ь ном контуре: U 2 = KU 1 Для точки (1) можно записать следующее равенство по правилу Кирхгофа для т о ков узла: i R - i C - i L = 0 Отсюда получим дифференциальное уравнение затухающих колеб а ний: Обозначим: Решение уравнения: Имеют место следующие частные случаи этого решения: 1. При я я я , т.е. K < 1, амплитуда напряжения на контуре U 1 (t) падает по эксп о ненте с коэффициентом затухания я и генератор не возбуждается, т.к. в этом случае усилитель не компенсирует потери в ко н туре; 2. При я я я , т.е. K = 1 возникают синусоидальные колебания с частотой я я яяя яи постоянной амплитудой U m0 . В этом случае возникает условие б а ланса амплитуд; 3. при я < я , т.е. K > 1 амплитуда выходных колебаний возрастает по экспоненц и альному закону до наступления перегрузки усилителя (при этом амплитуда ген е рируемого сигнала на выходе усилителя достигает максимально возможного зн а чения, зависящего от напряжения питания усилителя). Это происходит до тех пор, пока амплитуда сигнала на входе усилителя тоже не достигнет максимально во з можного значения и K не снизится до значения, равного 1 . В этом случае также с у ществует условие баланса амплитуд, однако форма генерируемого напряжения будет не гармоническая, а близкая к прямоугольной (т.к. возникают перегру з ки). 2. Генераторы с трансформаторной связью Автогенераторы этого типа ( LC -генераторы) содержат колебательный контур в цепи нагру з ки усилителя или в цепи его обратной связи. Контур выполняет роль фильтра для выделения колебаний в узкой полосе ча с тот. Рассмотрим работу LC -генератора на полевом транзисторе с контуром в цепи ст о ка и индуктивной обратной связью (рис. 3). На рис. 4 показаны диаграммы возбуждаемых в г е нераторе колебаний. Рис. 3. LC-генератор на полевом транзисторе Рис. 4. Диаграммы напряжений на генерат о ре и установка режима по постоянному току После подключения источника питания в цепи стока появляется ток. Происходит заряд конденсатора С, и в контуре LC возникают колебания. В катушке связи индуцируется переменная ЭДС. Напряжение на стоке имеет фазовый сдвиг 180 о относительно напряжения на затворе. Учитывая это, в катушке связи также необх о димо осуществить фазовый сдвиг 180 о , для чего ее включают встречно по отношению к первичной катушке колебательного конт у ра. Возникающее на катушке связи напряжение U OC через конденсаторы C 1 и C 2 подводится к управляющему переходу транзистора и выз ы вает изменение тока стока. При достаточно сильной положительной обратной связи амплитуда напряж е ния на контуре и амплитуда переменного напряжения на затворе возрастают. А м плитуда напряжения U OC между затвором и общим проводом становится больше напряж е ния смещения и в цепи управляющего p-n-перехода появится прямой ток. Это приводит к дополнительной подзарядке конденсатора C 2 и увеличению напряжения смещения рабочей точки покоя «П», кот о рая сдвигается в сторону больших отрицательных напряжений, усредняя колебания на затворе относ и тельно общего провода. В соответствии с изменением напряжения на затворе происходят изменения тока стока i C . Пределы изменения тока стока, а, следовательно, и амплитуды выходного напряжения оказываются ограниче н ными. R 1 служит ограничителем прямого тока через управляющий переход, а конденс а тор C 1 - для соединения отвода катушки связи L OC по переменному току с общим проводом. R 2 и C 2 образуют цепь смещ е ния точки покоя «П». На рис. 5 представлены схемы LC- генераторов на биполярных транзисторах с различными вариантами задания положения рабочей точки. Рис. 5. LC- генераторы с установкой рабочей точки током базы ( а ) и с помощью ООС по току эмиттера ( б ) Очень часто используются автогенераторы, в которых напряжение обратной связи снимается с части витков катушки колебательного ко н тура. На рис. 6 показана схема генератора, на которой коллектор непосредстве н но и эмиттер через конденсатор C 3 соединяются соответственно с началом и ко н цом катушки контура L, а база через конденсатор С 1 - с отводом от витков катушки L OC , являющихся продолжением основной катушки L . В связи с этим схему наз ы вают трехточечной с автотрансформаторной обратной связью или индуктивной тре х точкой . Рис. 6. LC- генераторы по схеме индуктивной трехточки: а - транзистор включен по схеме с ОЭ; б - транзистор включен по схеме с ОБ. Напряжение обратной связи может быть подано с конденсатора C b делителя н а пряжения из двух последовательно включенных конденсаторов C a и C b в цепи контура (рис. 7). Общая емкость конденсаторов контура C = C a C b /(C a +C b ) . Эта схема называется емкостной трехточкой . Конденсатор C 2 препятствует прохождению постоянного тока по кату ш ке L . Рис. 7. LC- генераторы по схеме емкостной трехточки: а - транзистор включен по схеме с ОЭ; б - транзистор включен по схеме с ОБ 3. Кварцевые генераторы Стабильность частоты LC -генераторов во многих случаях недостаточна. Она зав и сит от температурных коэффициентов индуктивности и емкости. Существенно лучшая стабильность частоты генератора может быть достигнута при использов а нии кварцевых резонаторов, в которых энергия электрического поля преобразуется в энергию механических колеб а ний. Электрически кварцевый резонатор ведет себя как колебательный контур с высокой добротностью (рис. 8.). Температу р ный коэффициент изменения его резонансной частоты очень мал. Практически достижимые значения нестабильности частоты кварцевого резонатора яf/f лежат в пр е делах от 10 -6 до 10 -10 . Рис. 8. Кварцевый резонатор Электрические параметры кварцевого резонатора хорошо описываются его схемой замещ е ния (рис. 9). Величины L и C определяются механическими свойствами кварцевой пластины. R - небольшое активное сопротивление, характеризующее затухание механич е ских колебаний. С 0 - емкость электродов резонатора и подводящих проводов. Т и повые значения этих параметров: L = 100 мГн; R = 100 Ом; С = 0.015 пФ; С 0 = 5 пФ. Рис. 9. Эквивалентная схема кварцевого резонатора Кварцевый резонатор имеет две точки резонанса - точку последовательного р е зонанса , которая определяется только механическими свойствами кварцевого кристалла, с резонан с ной частотой: ,. и точку параллельного резонанса , которая более нестабильна, с ча с тотой: Часто бывает необходимо изменять частоту кварцевого резонатора в небол ь ших пределах для того, чтобы получить требуемое значение частоты. Для этого последовательно с резон а тором включают конденсатор, емкость которого велика по сравнению с собственной емк о стью С (рис. 10). Рис. 10. Подстройка резонансной частоты кварцевого резонатора при последовательном резонансе Частота последовательного резонанса в этом случае будет опред е ляться как: Относительное изменение частоты при этом составляет: Для возникновения колебаний в генераторе с кварцевым резонатором нео б ходимо, чтобы колебательный контур был настроен на частоту кварцевого резонатора или частоту, кратную частоте кварцевого резон а тора (рис. 11). Рис. 11. LC- генератор с кварцевым резонатором 4. Генераторы напряжения специальной формы. Генератор треугольного и прямоугольного н а пряжений Этот генератор состоит из последовательно включенных триггера Щмитта и инт е гратора (рис. 12). Интегратор интегрирует имеющееся на выходе триггера Шмитта постоянное напряжение. Когда выходное напряжение интегратора достигает порога срабатыв а ния триггера Шмитта, напряжение на выходе триггера скачком меняет свой знак. Вследствие этого, напряжение на выходе интегратора начинает изменяться в пр о тивоположную сторону, пока не достигнет другого порога срабатывания. Изменяя постоянную интегрирования RC , можно в широком диапазоне перестраивать ча с тоту формируемого напряжения. Амплитуда треугольного напряжения U 2 (t) зав и сит только от установки уровней срабатывания триггера Щмитта: U 2m = U вкл = U 1m R 1 /R 2 , где U 1m - граница насыщения ОУ1 . Но, исходя из формулы, описывающей выходное напряжение, на интеграторе U 2 при подаче на его вход постоянного напряжения U 1 можно записать: U 2 (t) = -U 1 яt/RC, где яt - время интегрирования Рис. 12. Генератор треугольного и прямоугольного напряжений ( а ) и диаграммы его напряжений ( б ) При яt = T/4 , где Т - период треугольного напряжения, получим выражение для периода треугольного напряжения: или Таким образом, частота формируемого напряжения не зависит от уровня границы насыщ е ния операционного усилителя U max . 5. Мультивибраторы Если главной задачей является получение прямоугольного напряжения, а линейность тр е угольного напряжения не играет особой роли, описанную выше схему можно упростить, оставив только инвертирующий триггер Шмитта, на вход кот о рого подают сигнал с цепи ООС, выполненной в виде ФНЧ (рис. 13). Рис. 13. Аналоговый мультивибратор на ОУ ( а ) и диаграммы его напряжений ( б ) Для периода выходного напряжения имеет место следующее выр а жение: T = 2RC
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Мальчик, воспитывавшийся строгими родителями, до трёх лет думал, что его зовут "Нельзя".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru