Схема и принцип действия кварцевого генератора

Генераторы электрических сигналов составляют довольно многочисленную группу устройств, входящих в состав медицинских приборов и аппаратов. Прежде всего, это генераторы стимулирующих сигналов для различных типов электрофизиологической аппаратуры, воздействующей на биологические объекты колебаниями различной формы интенсивности. Кроме того, генераторы используются для обеспечения работы схема и принцип действия кварцевого генератора создания требуемых режимов функционирования различных электронных схем медицинской аппаратуры. Их работа основана на принципе самовозбуждения усилителя ,охваченного положительной обратной связью рис. Коэффициент усиления и коэффициент передачи звена обратной связи приняты комплексными, т. При этом входным сигналом для усилителя в схеме рис. Первое состоит в обеспечении баланса фаз, которое заключается в том, чтобы фазовые сдвиги, создаваемые усилителем и звеном обратной связив сумме должны быть кратными : Второе условиенеобходимое для возникновения генерации, это условие баланса амплитудкоторое вытекает из общей формулы для усилителя, охваченного положительной обратной связью: При выполнении баланса амплитуд усилитель компенсирует ослабление сигнала, создаваемое звеном обратной связи, и в схеме возникают устойчивые автоколебания. Для получения синусоидальной формы выходного сигнала используют несколько способов построения схем. В качестве коллекторной нагрузки используется резонансный LC-контур с высокой добротностью. Если принять индуктивную связь между первичной w1 и вторичной w2 обмотками идеальной, для обеспечения баланса амплитуд необходимо выполнить условие: где - коэффициент усиления по току транзистора, число витков первичной и вторичной обмоток, соответственно. Частота генерируемых колебаний близка к резонансной частоте колебательного контура: На рис. Параллельный LC- контур установлен на входе и с выхода на вход через конденсатор Сос подается сигнал обратной связи. Частота синусоидальных колебаний напряжения на выходе генератора, как и в предыдущей схеме, обусловлена параметрами LC-контура. За счет колебаний температуры и напряжения источника питания коэффициент нестабильности транзисторных LC-генераторов не превышает десятых долей процента. Кварц - схема и принцип действия кварцевого генераторапоэтому упругие колебания кристалла могут быть вызваны приложением электрического поля, а эти колебания, в свою очередь, генерируют напряжение на гранях кристалла. В этом случае кристалл ведет себя как RLC-элемент, эквивалентная схема которого приведена на рис. В целом кварцевый резонатор ведет себя как резонансный контур с высокой добротностью около 10000 и высокой стабильностью параметров. При включении резонатора в положительную обратную связь и выполнении условия баланса амплитуд на резонансной частоте возникают автоколебания. За счет кварцевого резонатора фаза выходного сигнала изменяется на 1800, т. Наличие кварцевого резонатора обеспечивает коэффициент нестабильности генератора не выше 10-6 в диапазоне температур от 0 до 50 оС. Это связано с темчто по мере снижения частоты генерации габаритные размеры LC- контура недопустимо возрастают. Изготовление кварцевых схема и принцип действия кварцевого генератора на частоты ниже нескольких десятков килогерц также связано со значительными технологическими трудностями. Схема простейшего RС-генератора на транзисторе приведена на рис. Трехзвенная RC-цепь на частоте квазирезонанса обеспечивает сдвиг фазы, равный 1800. Схема с общим эмиттером, на которой собран генератор, изменяет фазу сигнала на выходе по отношению ко входному также на 1800, т. Это связано с тем, что коэффициент нелинейных искажение выходного напряжения может достигать 10% схема и принцип действия кварцевого генератора стабильность частоты недостаточна. Следует отметить, что в схеме рис. Для этого последовательно с резистором R3 устанавливают переменное сопротивление. Так как фазовый сдвиг моста Вина равен нулю, в схеме обеспечивается баланс фаз. Выполнение этого условия приводит к возникновению автоколебаний в схеме на частоте Особенностью данного генератора является необходимость достаточно точно поддерживать величину коэффициента усиления усилителя. При уменьшении коэффициента усиления колебания затухают, при увеличении — амплитуда выходного напряжения начинает возрастать, вплоть до насыщения выходных каскадов усилителя, что приводит к схема и принцип действия кварцевого генератора формы выходного сигнала. Для поддержания синусоидальной формы выходного напряжения в схеме рис. Активным элементом АРУ является полевой транзистор, включенный параллельно резистору R2. Транзистор работает в режиме регулируемого резистора. На затвор транзистора подается выпрямленное и сглаженное напряжение с выхода генератора. При увеличении выходного напряжения транзистор подзапирается, его сопротивление "сток-исток" возрастаетсхема и принцип действия кварцевого генератора действие транзистора уменьшается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления усилителя, а значит и к восстановлению исходного значения амплитуды сигнала на выходе генератора. Уменьшение амплитуды выходного напряжения оказывает обратное действие. Наличие глубокой отрицательной связи в схеме обеспечивает высокую стабильность схема и принцип действия кварцевого генератора звена в RC-генераторе. Поэтому температурная нестабильность частоты генераторов определяется, в основном, зависимостью от температуры параметров элементов RC-звена обратной связи. Поэтому в практических схемах данного вида можно получить значение коэффициента нестабильности на уровне Во многих случаях при практическом применении RC- генераторов синусоидальных колебаний возникает задача регулировки частоты. При построении генераторов с регулируемой частотой следует учитывать то факт, что изменение хотя бы одного из частотозадающих элементов изменяет условие возникновения генерации, что может привести к срыву колебаний. В силу этого в схеме рис. Однако изменение сопротивления R1 изменяет входное сопротивление транзисторного каскада, а изменение коллекторной нагрузки R2 может привести к изменению параметров рабочей точки транзистора и его переходу в нелинейный режим работы. Это ограничивает практическое использование генератора рис. В генераторе на основе моста Вина условие устойчивой генерации заключается в том, чтобы коэффициент усиления сигнала по цепям положительной и отрицательной обратной связи был равен единице на любой частоте. Поэтому при изменении частоты колебаний выходного напряжения в генераторах необходимо использовать сдвоенный потенциометр или конденсатор. Однако использование сдвоенных регулирующих элементов имеет определенные неудобства. Например, при уменьшении R2 увеличивается частота колебаний и одновременно уменьшается сигнал положительной обратной связи Uв на неинвертирующем входе DA2. Cтабилитрон VD играет роль АРУобеспечивая неизменную амплитуду Uвых при изменении частоты в пределах декады.

Официальный сайт электронной библиотеки
cheb-pcservice.ru © 1999—2016 Электронаая библиотека