Teoria: generatory drgań sinusoidalnych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Początkujący amator radiowy

 Komentarze do artykułu

Jeden z rodzajów generatorów oscylacji sinusoidalnych służy do ustawiania częstotliwości elementów RC. Takie generatory są dość złożone, wymagają specjalnych środków w celu ustabilizowania amplitudy oscylacji i nie mają stabilności wysokiej częstotliwości.

Generatory z równoległym obwodem oscylacyjnym jako elementem zadawania częstotliwości pracują niezawodnie i lepiej - często nazywane są generatorami LC. Przypomnij sobie, że równoległy obwód oscylacyjny zawiera kondensator i cewkę indukcyjną. Jeśli naładowany kondensator zostanie podłączony do cewki, w powstałym obwodzie wystąpią tłumione oscylacje (ryc. 47). Ich częstotliwość określa wzór Thomsona: fo = 1/2π(LC)1/2.

Oscylacje trwałyby w nieskończoność, gdyby nie było strat energii w obwodzie, na przykład na rezystancji czynnej drutu cewki. Poza tym niektórzy. nawet jeśli niewielka część energii musi być przekazana do obciążenia generatora!

Im mniejsze straty energii, tym wyższy współczynnik jakości obwodu, który jest równy liczbie oscylacji, aż ich amplituda zmniejszy się około 10-krotnie. Ten fakt jest mało znany. Straty w kondensatorze pętlowym są zwykle niewielkie w porównaniu ze stratami w cewce, więc współczynnik jakości obwodu jest prawie równy współczynnikowi jakości cewki, definiowanemu jako stosunek reaktancji cewki do czynnej.

Współczynnik jakości cewek częstotliwości radiowej w zakresach DV, SV i KB zwykle mieści się w przedziale 30 ... 300, w zależności od wielkości i jakości wykonania. Duże cewki nawijane dla serii DV i SV specjalną linką (LZSHO - lica) lub grubym drutem posrebrzanym dla serii KB mają zwykle wysoki współczynnik jakości.

Znaczne zmniejszenie rozmiaru cewek przy zachowaniu wysokiego współczynnika jakości umożliwia obwody magnetyczne (rdzenie) wykonane z ferrytu wysokiej częstotliwości lub innego magnetodielektryka (magnetyt, oksyfer, żelazo karbonylowe). Jednak stosując takie cewki w generatorach należy zwrócić uwagę na zależność właściwości obwodu magnetycznego od temperatury, aby nie pogorszyć stabilności częstotliwości generatora.

Współczynnik jakości obwodu określa również szerokość jego krzywej rezonansowej. Charakteryzuje zależność amplitudy oscylacji w obwodzie od częstotliwości, gdy jest on wzbudzany z zewnętrznego źródła oscylacji sinusoidalnych. Połączenie źródła z obwodem w celu uzyskania prawidłowych wyników musi być bardzo słabe; gdy częstotliwość oscylacji źródła pokrywa się z częstotliwością rezonansową obwodu, amplituda oscylacji w nim jest maksymalna, a po rozstrojeniu maleje. Szerokość krzywej rezonansowej w punktach, w których amplituda spada do 0,7 (o 3 dB) jest odwrotnie proporcjonalna do współczynnika jakości: 2Δf=f/Q (rys. 47).

Główna idea budowy generatorów z obwodem LC jest następująca: strata energii w obwodzie podczas procesu oscylacji musi być uzupełniona przez element wzmacniający wzbudzony z tego samego obwodu, w pełnej zgodzie z ryc. 44. W tym przypadku muszą być spełnione dwa warunki: równowaga amplitud i równowaga faz.

Pierwszy warunek wymaga, aby energia dostarczona do obwodu z elementu wzmacniającego była dokładnie równa stratom energii w samym obwodzie oraz w obwodach komunikacyjnych z obciążeniem. Przy słabszym sprzężeniu zwrotnym oscylacje wygasają i generacja zatrzymuje się, przy silniejszym amplituda wzrasta, a element wzmacniający albo przechodzi w tryb ograniczający, albo jest zamykany przez napięcie generowane przez obwód stabilizacji amplitudy. W obu przypadkach wzmocnienie jest zmniejszane, przywracając równowagę amplitudy.

Warunek równowagi faz polega na tym, że oscylacje z elementu wzmacniającego są doprowadzane do obwodu w fazie z jego własnym. Dlatego całkowite przesunięcie fazowe w pętli sprzężenia zwrotnego musi wynosić zero. Jednak niewielkie przesunięcie fazowe wprowadzone przez wzmacniacz może być skompensowane przez układ. Przesunięcie fazowe oscylacji w obwodzie (względem wzbudzających) wynosi 0 przy częstotliwości rezonansowej i osiąga ±π/4, gdy częstotliwość jest rozstrojona o ±Δf zgodnie z charakterystyką fazową obwodu. W obecności przesunięcia fazowego w elemencie wzmacniającym oscylacje będą wzbudzane nie przy częstotliwości rezonansowej, ale gdzieś z boku, co oczywiście jest niepożądane.

Historycznie rzecz biorąc, pierwszy oscylator LC został wynaleziony przez Meissnera w 1913 r. (Niemieckie Towarzystwo Telegrafu Bezprzewodowego), a następnie ulepszony przez firmę Round (brytyjska firma Marconi). Zastosowano indukcyjne sprzężenie zwrotne (ryc. 48).

Oscylacje z obwodu L2C2 są podawane na siatkę lampy VL1. Jego prąd anodowy, który zmienia się w czasie wraz z oscylacjami w obwodzie, przepływa przez cewkę sprzęgającą, a energia wzmocnionych oscylacji wraca do obwodu. Dla prawidłowego fazowania obydwie cewki muszą być załączone jak na rysunku (początki uzwojeń nawiniętych w jednym kierunku zaznaczono kropkami). Możesz dostosować sprzężenie zwrotne, zmieniając odległość między cewkami.

Aby ustabilizować amplitudę oscylacji, stosuje się gridlick - łańcuch C3R1 (nawiasem mówiąc, nie było go jeszcze w pierwszym generatorze Meissnera). Działa to tak: podczas dodatnich półokresów oscylacji na siatce część elektronów jest do niej przyciągana i ładuje prawą stronę kondensatora C3 zgodnie ze schematem ujemnym napięciem. Przesuwa punkt pracy do mniej stromego odcinka charakterystyki (tubus lekko się zamyka) i zmniejsza się wzmocnienie. Rezystor „upływu sieci” R1 umożliwia odpływ nagromadzonego ładunku do katody, w przeciwnym razie lampa całkowicie się zamknie.

Kondensator C1 służy do zamykania prądów o wysokiej częstotliwości do wspólnego przewodu („uziemienie”) - w końcu nie jest wcale konieczne, aby przepływały one przez źródło zasilania, powodując zakłócenia i zakłócenia innych elementów urządzenia, w którym generator Jest używane.

Później amerykańska firma Western Electric opracowała prostsze i bardziej zaawansowane generatory - indukcyjny „trzypunktowy” Hartley (1915) i pojemnościowy „trzypunktowy” Colpitz (1918). Celowo przytoczyliśmy nazwiska wynalazców, ponieważ obwody ich generatorów pozostają praktycznie niezmienione od ponad trzech ćwierć wieku, a nazwy „obwód Meissnera” lub „obwód Colpitza” nadal znajdują się w literaturze technicznej bez wyjaśnienia, co to jest. Podstawa elementu jednak znacznie się zmieniła i jako przykład rozważmy generator wykonany zgodnie z indukcyjnym schematem trójpunktowym (Hartley) na nowoczesnym tranzystorze polowym z izolowaną bramką (ryc. 49).

Zgodnie z zasadą działania taki tranzystor jest pod wieloma względami podobny do trójelektrodowej lampy radiowej - triody, ale prąd w niej nie płynie w próżni, ale w grubości półprzewodnika, gdzie kanał przewodzący została technologicznie utworzona pomiędzy drenem (wyjście górne zgodnie z układem) a źródłem (wyjście dolne). Przewodnością kanału steruje napięcie bramki – elektroda umieszczona bardzo blisko kanału, ale odizolowana od niego. Gdy do bramki zostanie przyłożone napięcie ujemne, jej pole „ściska” niejako kanał, a prąd drenu maleje. Jeżeli napięcie dodatnie zostanie przyłożone i wzrośnie, przewodność kanału wzrośnie, a prąd drenu wzrośnie. W każdym razie nie ma prądu bramki, co spowodowało konieczność uzupełnienia siatki C2R1 - obwodu stabilizacji amplitudy - o diody VD1, które wykrywają oscylacje wchodzące do bramki i tworzą ujemne odchylenie wraz ze wzrostem ich amplitudy.

Oscylacje są dostarczane do bramki z obwodu L1C1, który określa częstotliwość generatora. Zaletą tranzystora polowego jest to, że jego impedancja wejściowa przy częstotliwościach radiowych jest bardzo wysoka i praktycznie nie bocznikuje obwodu bez wprowadzania do niego dodatkowych strat. Sprzężenie zwrotne powstaje poprzez podłączenie źródła tranzystora do części zwojów cewki L1 (zwykle 1/3 do 1/10 całkowitej liczby zwojów).

Generator działa w ten sposób: przy dodatniej półfali oscylacji prąd tranzystora wzrasta na górnym wyjściu obwodu, co „wrzuca” kolejną porcję energii do obwodu.

W rzeczywistości tranzystor w tym generatorze jest włączany przez wtórnik źródła, a faza oscylacji u źródła pokrywa się z fazą oscylacji przy bramce, co zapewnia równowagę faz. Współczynnik przenoszenia napięcia wtórnika jest mniejszy od jedności, jednak cewka względem źródła jest uwzględniona jako autotransformator podwyższający. W rezultacie całkowite wzmocnienie pętli sprzężenia zwrotnego staje się większe niż jedność, zapewniając równowagę amplitudy.

Jako inny przykład rozważmy generator wykonany zgodnie ze schematem pojemnościowym „trójpunktowym” na tranzystorze bipolarnym (ryc. 50). W rzeczywistości generator jest montowany na tranzystorze VT1. Jego tryb DC jest ustalany przez dzielnik w obwodzie bazowym R1R2 i rezystancję rezystora emitera R3 (rozważaliśmy już takie obwody w części dotyczącej wzmacniaczy). Obwód oscylacyjny generatora jest utworzony przez cewkę indukcyjną L1 i łańcuch trzech kondensatorów C1-C3 połączonych szeregowo. Nie tylko emiter, ale także podstawa tranzystora są podłączone do zaczepów wynikowego dzielnika pojemnościowego. Jest to podyktowane chęcią zmniejszenia bocznikowania obwodu przez tranzystor - w końcu rezystancja wejściowa tranzystora bipolarnego jest stosunkowo niewielka.

W praktyce pojemności kondensatorów C2 i C3, bocznikujące przejścia tranzystora, starają się wybrać więcej, a pojemność C1 jest minimum niezbędnym do wystąpienia oscylacji. Poprawia to stabilność częstotliwości. Reszta generatora działa w ten sam sposób. jak poprzedni.

Kaskada na tranzystorze VT2 - tzw. kaskada buforowa - służy osłabieniu wpływu kolejnych kaskad na generator. Tranzystor jest włączany przez popychacz emitera i otrzymuje odchylenie bezpośrednio od emitera tranzystora generatora VT1. Dodatkowo połączenie osłabia rezystor R4. Wszystkie podjęte działania pozwalają na sprowadzenie względnej niestabilności częstotliwościowej opisywanego generatora do tak małej wartości jak 0,001%, podczas gdy jest ona o rząd wielkości gorsza dla konwencjonalnych generatorów LC.

W odbiornikach nadawczych i telewizyjnych stosowane są prostsze trzypunktowe generatory pojemnościowe, których typowy obwód pokazano na ryc. 51.

Tutaj obwód L1C3 jest zawarty w obwodzie kolektora tranzystora, podstawa jest podłączona z wysoką częstotliwością do wspólnego przewodu przez kondensator C2, a sprzężenie zwrotne jest podawane do emitera przez dzielnik pojemnościowy C4C5. Włączenie tranzystora zgodnie z obwodem ze wspólną bazą umożliwia uzyskanie szczególnie wysokich częstotliwości generowania, bliskich granicy dla tego typu tranzystora. Sygnał generatora pobierany jest z cewki sprzęgającej L2.

Autor: V.Polyakov, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Początkujący amator radiowy.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Zredukowane moduły GNSS do urządzeń do noszenia 05.05.2014 OriginGPS i CSR wprowadziły na rynek serię wysokowydajnych modułów GNSS, które wykorzystują układy SiRFstarV i CSR SiRFstarIV. Nowe moduły są o 70% mniejsze od istniejących. Deweloperom udało się również skrócić czas pierwszej naprawy o 30%, co sprawia, że ​​produkt jest niezbędny do zastosowania w zegarkach sportowych, trackerach fitness, urządzeniach medycznych, aparatach cyfrowych i kamerach sportowych do noszenia. Wszystkie moduły, w tym niedawno wydany 4572mm x 7mm ORG7, są wyposażone w filtr SAW, LNA, oscylator kwarcowy z kompensacją temperatury, ekran RF i zegar piezoelektryczny czasu rzeczywistego.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Testy przeciwpożarowe izolacji termicznej statku kosmicznego SpaceX

▪ Bioelektronika zasilana przez człowieka

▪ Od akceleratora do kuchni

▪ Oczyszczanie wody za pomocą jajek

▪ Wszystkie najcenniejsze firmy na świecie pochodzą z sektora IT

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Duża encyklopedia dla dzieci i dorosłych. Wybór artykułu

▪ artykuł Taki jest sens całej filozofii. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Kto został pierwszym współczesnym mistrzem olimpijskim? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Larwa. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Anteny stacji radiowej UA1DJ. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Ładowarka do ładowania akumulatorów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024