Загальна структура і типи генераторів - раздел Образование, Основи радіоелектроніки
Генератори Електричних Коливань Перетворюють Енергію Джерела ...
Генератори електричних коливань перетворюють енергію джерела живлення на енергію змінного струму, частота якого визначається параметрами коливальної системи. Існують різні способи генерації електричних коливань. Ефективність їх застосування залежить в основному від діапазону частот. У відносно низькочастотних діапазонах коливання збуджують у системах із зосередженими параметрами. Починаючи з дециметрового діапазону для збудження коливань можна використовувати лише системи з розосередженими параметрами.
Із підвищенням частоти змінюється принцип утворення електричних коливань. Якщо відносно низькочастотні коливання відбуваються завдяки перетворенню енергії джерела постійного струму, то в надвисокочастотних генераторах (параметричних і квантових) енергія одних електричних коливань перетворюється на енергію інших коливань тієї частоти, яку треба мати.
Нижче розглядаються лише генератори, побудовані на зосереджених елементах, в яких за допомогою активних електронних елементів енергія джерела постійного струму перетворюється на енергію коливань заданої частоти.
Генератори — це автоколивальні системи, в яких збуджуються незгасаючі коливання. В кожній такій системі (рис. 7.1) можна виділити три основні елементи: коливальну систему, що складається з накопичувача і споживача електричної енергії; джерело енергії, або джерело живлення; пристрій, який регулює подачу енергії в коливальну систему та складається з кола 33 і перемикача. Коливання утворюються завдяки тому, що в системі є накопичувач енергії, який за першу частину періоду коливань одержує енергію від джерела, а потім, у другій частині періоду, віддає її споживачу.
Рис. 7.1. Узагальнена структурна схема і класифікація генераторів
Характер автоколивань визначається, головним чином, властивостями коливальної системи. Якщо добротність системи велика й обидва її елементи реактивні (LС-генератор), то для підтримки автоколивань треба вводити в неї за період малу кількість енергії порівняно з повною енергією системи. Період і форма автоколивань при цьому збігаються з періодом та формою власних коливань системи, тобто маємо гармонічні коливання. Якщо ж коливальна система аперіодична і за період втрачається значна частина її енергії, то автоколивання називаються релаксаційними (розривними). Залежно від особливостей створення кола 33 та співвідношенням між періодом коливань і тривалістю імпульсу серед релаксаційних автогенераторів розрізняють мультивібратори та блокінг-генератори.
Можна створити умови, за яких в електричних колах, побудованих лише з RС-елементів, генеруються майже гармонічні автоколивання. Це RС-генератори, або генератори з квазірезонансом.
В окрему групу релаксаційних генераторів виділяються генератори лінійно змінної напруги та лінійно змінного струму, в яких велика увага приділяється питанням лінеаризації заряджання і розряджання конденсатора, для чого в схеми вводяться додаткові елементи, які стабілізують струми, що проходять через конденсатори під час перехідних процесів і наближають форму імпульсів до ідеальних трикутних.
До генераторів можна також умовно віднести тригери на тій підставі, що це підсилювачі, охоплені 100 % - ним позитивним 33. Однак вони мають два стійких стани рівноваги, завжди знаходяться в очікувальному режимі роботи і виробляють (запам'ятовують) сигнал лише у відповідь на інший сигнал,який надійшов до них.
Якщо автоколивальну систему розглядати як чотириполюсник, що має коефіцієнтом передачі К й охоплений колом позитивного 33 з коефіцієнтом передачі β, то загальний коефіцієнт передачі системи згідно з (2.30)
(7.1)
Виходячи з (7.1), маємо три умови для виникнення автоколивань.
Перша, необхідна умова, полягає в тому, що 33 має бути позитивним, тобто потрібно виконати умову балансу фаз, згідно з якою сумарний зсув фаз в автоколивальній системі φк й у колі 33 φр має дорівнювати 2n?
(7.2)
Однак ця умова є лише необхідною. Для збудження автоколивань треба забезпечити такий коефіцієнт передачі β, при якому загальний коефіцієнт передачі системи прямуватиме до нескінченності, тобто має виконуватись ще й достатня умова — умова балансу амплітуд,згідно з якою петльовий коефіцієнт передачі βК має дорівнювати 1:
.(7.3)
З умови (7.3) випливають два висновки: по-перше, оскільки в пасивних колах завжди , перемикач повинен бути підсилювачем і мати ; по-друге, через те, що в практичних схемах Кзвне може прямувати до нескінченності, бо в такому разі немає обмежень зростанню амплітуди коливань, підсилювач після переходу в режим генерації має перейти в нелінійний режим роботи навіть тоді, коли при розірваному колі 33 його РТ знаходиться на лінійній ділянці ВАХ. Отже, третьою умовою виникнення автоколивань є здатність підсилювача переходити в нелінійний режим роботи.
Рис. 7.2. АХ і залежності усталеної амплітуди сигналу на виході автогенератора від
коефіцієнта ЗЗ для м’якого (а, б) та жорсткого (в, г) режимів самозбудження
Існують два режими самозбудження автогенератора: м'який та жорсткий. Їх розрізняють за початковим положенням РТ та за формою АХ підсилювача.
М’який режим самозбуджeння забезпечується, якщо РТ розташовується на лінійній ділянці ВАХ транзистора, а АХ підсилювача має в початковій частині найбільшу крутість, яка при зростанні амплітуди на вході зменшується (рис. 7.2, а). Тоді при досягненні критичного значення βkp, коефіцієнта 33, що відповідає балансові амплітуд, виникнуть автоколивання. Амплітуда усталених коливань із зростанням βбуде збільшуватись (рис. 7.2. б) її автоматично стабілізуватися на рівні
Uвх =Uвхa (7.4)
Процес виникнення, зростання та встановлення коливального режиму в автогенераторі можна пояснити за допомогою коливальної характеристики (див. рис. 7.2, а). На рисунку показано AХ К резонансного підсилювача і 1/β кола 33. Нехай на вході транзистора з'явилась напруга Uвх1, тоді на його виході буде напруга Uвих1 = КUвх1. Через коло 33 ця напруга передасться на вхід транзистора з коефіцієнтом β; тоді Uвх2=βКUВХ1 > > Uвх1тому що βК > 1. Процес триватимедоти, доки не встановиться напруга Uвха, для якої виконується умова (7.3). Якщо ж амплітуда вільних коливань збільшиться настільки, що Uвх >Uвха, то добуток βК стане меншим за одиницю й амплітуда вільних коливань автоматично зменшиться до рівня (7.4).
Характерна особливість розглянутого режиму полягає в тому, що умова самозбудження, якщо вона забезпечена коефіцієнтом 33, виконується після вмикання живлення для будь-яких, навіть скільки завгодно малих початкових значень амплітуд коливань у системі, тобто коливання в ній можуть виникати навіть від флуктуаційних збурень.
Для жорсткого режимусамозбудження характерним є розташування РТ в початковий момент на нижньому вигині ВАХ транзистора або на її початку, тобто за відсутності сигналу струм через транзистор майже не проходить. АХ підсилювача в цьому разі має S-подібний вигляд (рис. 7.2, в) і пряма 1/β може бути до неї дотичною в двох точках або перетинати її теж у двох точках. При меншому критичному значенні коефіцієнта 33 βkp1 і автогенерація не виникає. Початкова автогенерація може виникнути лише за умови, що пряма 1/β стане дотичною до АХ на початковій її ділянці, тобто при βкр2,.
Для виникнення коливань при жорсткому режимі потрібен більш сильний критичний 33, при якому генератор стрибком переходить у режим самозбудження. Після встановлення коливань зменшення коефіцієнта 33 приводить до зростання стаціонарної амплітуди коливань (рис. 7.2, г) у повній відповідності з ходом АХ підсилювача. При досягненні ж коефіцієнтом 33 значення βкp1 . відбувається різкий зрив коливань.
При коефіцієнтах 33, що лежать у межах від βкp1 до βкp2 пряма 1/β перетинає АХ в двох точках (див. рис. 7.2, в). Точка а практично нічим не відрізняється від відповідної точки для м'якого режиму. В точці ж b робота каскаду нестійка, оскільки зменшення амплітуди Uвхсприяє подальшому зниженню амплітуди коливань до нуля, а збільшення — її зростанню, що переводить систему в точку а.
Характерна особливість жорсткого режиму полягає в тому, що генератор не може збудитися від флуктуаційних збурень. Для його збудження потрібно або збільшити коефіцієнт 33, щоб перевищити значення βкp2, або створити початкове коливання на вході з амплітудою, яка перевищує Uвхb.
Як у м'якому, так і в жорсткому режимах установлення стаціонарної амплітуди коливань відбувається внаслідок не лінійності АХ підсилювача, а стаціонарна амплітуда та форма струму в транзисторі залежать від коефіцієнта ?. Відповідно до форми струму і значення кута його відсікання розрізняють недонапружений, критичний та перенапружений режими роботи транзистора, що відповідають аналогічним режимам роботи нелінійних резонансних підсилювачів.
Робочу точку транзистора можна встановити за межами початкової ділянки його ВАХ так, щоб АХ нелінійного підсилювача починалася не з нуля (див. рис. 7.2, в). У такому випадку його самозбудження неможливе при будь-якому коефіцієнті 33 (режим роботи автогенератора називається очікувальним). Самозбудження можливе лише при β = βкp2 (рис. 7.2, г) і наявності зовнішнього сигналу з напругою Uс > Uвх1.
Затверджено Міністерством освіти i науки України... Підручник для студентів вищих педагогічних...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Загальна структура і типи генераторів
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ
АЛП – арифметико-логічний пристрій
АМ – амплітудна модуляція
АРП – автоматичне регулювання
АХ – амплітудна характеристика
АЦП – а
ПЕРЕДМОВА
Політехнічна і практична спрямованість підготовки майбутніх учителів фізики значною мірою залежить від опанування ними необхідного обсягу знань та практичних умінь стосовно загальнотехнічних дисцип
Сигнали та їхні параметри.
Сигнал — це будь-який фізичний носій інформації, кількісні характеристики змінюються з часом. Це фізичний процес, здатний діяти на органи чуття людини або технічні пристрої (
Сигнали повідомлення
Реальні сигнали повідомлення (наприклад, електричні сигнали мови, музики, зображення) є випадковими неперіодичними функціями часу. Для спрощення аналізу вважаємо їx складними періодичними детерміно
Багатоканальна передача інформації
Розглянуті аналогові і цифрові сигнали повідомлення можуть бути використані для передачі по лінії зв'язку одночасно тільки одного повідомлення. Такий зв'язок називається однокана
Деталі й елементи радіоелектронних кіл
Будь-який складний радіоелектронний пристрій складається з обмеженого набору відносно простих деталей, які при з'єднанні утворюють електричні кола. Електричне коло — це сукупність з'єднаних
Схеми радіоелектронних пристроїв
Для побудови, аналізу й унаочнення радіоелектронних пристроїв користуються різноманітними схемами, найпоширенішими з яких є структурні, функціональні, принципові (повні), монтажні (
Аналіз властивостей радіоелектронних кіл
Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибир
Чотириполюсника
Розглянемо навантажений чотириполюсник (див. рис. 2.6, б), в якому значення струму на виході замінимо за законом Ома . Тоді система рівнянь
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Діелектричних матеріалів
Найпоширенішими радіодеталями як у дискретному, так і в інтегральному виконанні є резистори та конденсатори, які виготовляють з різноманітних провідникових матеріалів з використанн
Резистори
За зонною теорією провідності до напівпровідників належать речовини, в яких ширина забороненої зони не перевищує 3 еВ, або такі, питома електропровідність яких лежить у межах від 10
Транзистори
Транзистором називають напівпровідниковий прилад, що має три виводи (електроди) і здатний підсилювати потужність сигналу.
Назва приладу походить як словосполучення від двох англі
Електровакуумні прилади
Найпростіший електровакуумний прилад — діод (рис. 3.22, а) має вигляд балона, тиск повітря в якому не перевищує 10–7…10–8 мм. рт. ст., де знаходя
Чотириполюсники
Розглянуті в п. 3.5 та 3.6 активні елементи радіоелектронних кіл мають різну фізичну природу, будову і принцип дії, але в радіоелектронних пристроях вони виконують одну й ту саму фу
Транзисторів та електронних ламп
Режим роботи транзисторів й електронних ламп забезпечується початковим положенням РТ на їхніх ВАХ, яке визначається значеннями постійних напруг на електродах за відсутності сигналу.
Напівпровідникові інтегральні мікросхеми
Розглянуті радіодеталі – резистори, конденсатори, діоди, транзистори, електровакуумні прилади тощо – складають дискретну елементну 6азу радіоелектроніки. Кожна з цих деталей виготов
Мікроелектроніку
Підвищення рівня інтеграції мікросхем І пов'язане з ним зменшення розмірів елементів мають свої межі. Наприклад, Інтеграція більш як 10е елементів в 1 см3 кристала стає вже ек
Електронно-променеві прилади
Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка пром
Типи електричних фільтрів
Однією з поширених операцій, що виконуються в радіоелектронних колах, є виділення певного сигналу або частини його спектра з сукупності інших сигналів та завад. Для цього використо
Властивості найпростіших RС-елементів
Для виділення сигналів у найпростіших RС-фільтрах використовується залежність реактивного опору конденсатора, а разом із ним і коефіцієнта передачі чотириполюсника, від частоти. Для поліпшен
Вибірні властивості коливального контуру
Резонансні фільтри, або -фільтри, складають з коливальних контурів, тобто з каскадно з’єднаних реактивних елементів різного виду. В них заб
Загальна структура і типи підсилювачів
Підсилення — це найпростіший і базовий вид будь-яких перетворень електричних сигналів. Навіть у тих випадках, коли для виконання основної функції (наприклад, перетворення спектрів сигналів) досить
Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на
Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на
Резонансні підсилювачі
Ці підсилювачі найчастіше використовуються для виділення та підсилення радіочастотних сигналів. Це — суто вузькосмугові вибірні підсилювачі, основними параметрами яких є максимальний коефіцієнт під
Підсилювачі потужності
Ці підсилювачі призначені для забезпечення потрібної потужності сигналу на опорі навантаження при мінімальному значенні коефіцієнта нелінійних спотворень і максимальному ККД. Підсил
Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі
Якщо миттєві значення сигналу змінюються дуже повільно, то нижня гранична частота смуги пропускання підсилювача має прямувати до нуля. З цією метою каскади підсилювачів з'єднують мі
Загальна структура і типи перетворювачів сигналів
Перетворення електричних сигналів поряд з їх виділенням та підсиленням є однією з основних функцій радіоелектроніки. Існує два виду перетворення сигналів: логічне перетворенн
Модуляція і схеми модуляторів
Модуляція — це процес, завдяки якому з використанням допоміжного коливання спектр керувального сигналу переноситься до ділянки вищих частот із метою здійснення багатоканальної передачі інфор
Демодуляція і схеми детекторів
За визначенням демодуляція (детектування) сигналу — це процес, зворотний його модуляції. Згідно з п. 6.1 детектування може відбуватися як у параметричних (синхронне детектува
Перетворення і множення частоти
Перетворення частоти — це лінійне перенесення спектра радіосигналу з однієї області частот в іншу, як правило, більш низькочастотну. При цьому форма обвідної модульованого сигналу та його
Автогенератори з коливальним контуром
Автогенератор із коливальним контуром — це резонансний підсилювач з колом 33, побудований за трансформаторною, автотрансформаторною або ємнісною схемами. Підсилювач може бути
Підсилювачах
Застосування автогенераторів з коливальним контуром має обмеження як при надвисоких частотах, так і при низьких. із зростанням частоти розміри коливальної системи зменшуються настіл
Генератори релаксаційних коливань
Генераторами релаксаційних коливань називають такі джерела періодичних імпульсних сигналів, в основі роботи яких лежить періодичне накопичення енергії від джерела постійного струму в ємно
Тригери
Тригером називають пристрій, що має два стійких стани рівноваги і здатний стрибком переходити з одного стану стійкої рівноваги в інший під дією зовнішнього (керувального) сигналу запуску.
Використовуваних радіочастот
Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити кана
Радіопередавачів
Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені
Радіоприймачів
Усі радіоприймачі можна поділити на дві великі групи: побутові та професійні. Перші призначені для приймання програм радіомовлення і телебачення. Ними користується нас
Особливості побудови деяких елементів радіоприймачів
Ці особливості пов'язані з широкодіапазонністю радіоприймачів як за частотою, так i за динамічністю сигналів на вході. Висока якість приймання потребує в цих умовах зберіганн
Принципи телебачення
Сукупністъ оптичних, електронних i радіотехнічних пристроїв, за допомогою яких зображення перетворюєься на електричні сигнали, після чого вони передаються на відстань, синтезуються
Структурні схеми монохромних телевізорів
За принципом дії телевізійні приймачі можуть бути прямого підсилення i супергетеродинні. Вони можуть бути побудовані за дво- або одноканальною схемою. Із збільшенням кількості телев
Принципи радіолокації
Радіолокація — це галузь радіоелектроніки, за допомогою якої при використанні електромагнітного випромінювання виявляють, визначають місцеположення у просторі, напрямок i швидкістъ руху (
Радіолокація неперервним сигналом
Найперші РЛС були саме доплерівськими станціями неперервного випромінювання. Спрощену структурну схему такої станції показано на рис. 10.2. Станція складається з генератора високоча
Радіолокація імпульсним сигналом
На рис. 10.4 зображено спрощену структурну схему імпульсної РЛС. Її роботою керує генератор синхроімпульсів ГСІ. Від його дуже коротких імпульсів у вcix блоках РЛС починається відлі
Конструктивні особливості окремих елементів РЛС
Виявлення та визначення координат i параметрів руху об'єктів у просторі за допомогою електромагнітних хвиль — досить складна суперечлива технічна проблема, однією з основних умов ус
Оброблення цифрової інформації
Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) — це засоби перетворення інформації, які є програмованими автоматами.
Існують машини для оброблення інформації в аналоговій формі та
Апаратні засоби ЕОМ
Будь-яка ЕОМ складається з електронних операційних пристроїв, що виконують операції, задані програмою, і генерують, транспортують та перетворюють електричні імпульси, якими позначен
Комп’ютерні мережі
З'єднання кількох комп’ютерів у систему значно розширює можливості користувачів. Для організації комп’ютерної мережі в кожному комп’ютері встановлюється спеціальна плата — мережний адаптер. У мереж
Основні типи комп’ютерів
Практично всі типи ЕОМ побудовано за принципами і схемою, розглянутими вище. Проте залежно від конкретних сфер застосування вони різняться кількісними характеристиками, структурою а
Основні операційні елементи обчислювальної техніки
Як зазначено при розгляді апаратних засобів обчислювальних систем, оброблення цифрової інформації полягає у виконанні елементарних операцій з електричними імпульсами, що відтворюють
Питания радіоелектроніки в курсі фізики i спецкурсах
Вивченню питань радіоелектроніки в структурі базового курсу фізики приділяється значна увага. В шести великих розділах завершального ступеня навчання i майже десяти лабораторних роб
Радіоелектроніка у кабінеті фізики i засобах навчання
Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення
Радіоелектроніка в позакласній роботі
Через те, що радіоелектроніка оточує нас у повсякденному житті, завдяки багатьом своїм загадковим явищам та ефектам i різноманітності застосування вона викликае жвавий інтерес навит
Елементи радіоелектроніки в технічній творчості школярів
Однією з найбільш гнучких та ефективних форм опанування теоретичних знань радіоелектроніки i набуття практичних навичок школярами є фізико-технічний гурток або факультатив, що пєедн
ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Алгинин Б. Е. Кружок электронной автоматики.— М.: Просвещение, 1990. —192 с.
2.Бобровников Л. 3. Радиотехника и электроника. — М.: Недра,
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
(7.1)
(7.2)
.(7.3)
, перемикач повинен бути підсилювачем і мати 
; по-друге, через те, що в практичних схемах Кзв не може прямувати до нескінченності, бо в такому разі немає обмежень зростанню амплітуди коливань, підсилювач після переходу в режим генерації має перейти в нелінійний режим роботи навіть тоді, коли при розірваному колі 33 його РТ знаходиться на лінійній ділянці ВАХ. Отже, третьою умовою виникнення автоколивань є здатність підсилювача переходити в нелінійний режим роботи.
Новости и инфо для студентов