Генераторы низкой частоты
план-конспект занятия

Электронные генераторы.

        Генераторами называются электронные устройства, преобразующие энергию источника постоянного тока в энергию переменного тока (электромагнитных колебаний) различной формы требуемой частоты и мощности.

Электронные генераторы применяются в радиовещании, медицине, радиолокации, входят в состав аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорных систем и т. д.

Классификация электронных генераторов:

1) по форме выходных сигналов:

- синусоидальных сигналов;

- сигналов прямоугольной формы (мультивибраторы);

- сигналов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) или их еще называют генераторами пилообразного напряжения;

- сигналов специальной формы.

2) по частоте генерируемых колебаний (условно):

- низкой частоты (до 100 кГц);

- высокой частоты (свыше 100 кГц).

3) по способу возбуждения:

- с независимым (внешним) возбуждением;

- с самовозбуждением (автогенераторы).

Низкочастотные генераторы.

НЧ генераторы используются для настройки, ремонта, испытаний различной радио технической аппаратуры, работающей в радиовещании, акустике, телевидении и др.

Граничные частоты 20 Гц – 300 кГц достаточно условны. В настоящее время характерна тенденция по расширению диапазона частот в сторону высоких до 10 МГц, в сторону низких до 0,01 Гц. Модуляция генерируемого сигнала в генераторах низкой частоты, как правило, отсутствует. Она сами являются источниками модулирующих колебаний.

 Типовая структурная схема ГНЧ имеет вид:

 Основным блоком является задающий генератор (ЗГ), который определяет частоту и форму генерируемых колебаний. Задающие генераторы могут быть следующих видов: RC-типа,

LC-типа и на биениях. (Биение – разность двух частот. Если сложить два высокочастотных колебания, частоты которых отличаются незначительно, то получается сложный спектр сигналов, среди составляющих которого будет низкая частота, так как сигналы отличались незначительно).

   На низкой частоте используются задающие генераторы RC-типа в силу своих достоинств: простота конструкции, стабильность колебаний на частоте, форме и величине выходного напряжения.

 Принцип работы RC генераторов основан на использовании частотноизбирательных

свойств RC цепей, включённых в цепь положительной обратной связи (ПОС) усилителя. Частота колебаний определяется по формуле:

   Для построения любого типа генератора, т.е. для возникновения генерации необходимо выполнить два условия: баланс фаз и баланс амплитуд.

   При балансе фаз напряжение с выхода усилителя на его вход должно поступать в той же фазе, то есть должна осуществляться положительная обратная связь.

   При балансе амплитуд усиление усилителя должно быть достаточным для компенсации потерь в цепи положительной обратной связи.

   Назначение двухкаскадного усилителя не только в усилении сигнала, но и в обеспечении положительной обратной связи.

Выходные цепи ГНЧ.

 Выходным усилителем в ГНЧ обычно является двухтактный усилитель мощности. Это позволят получить от генератора максимальную мощность при минимальных нелинейных искажениях. Однако генератор отдаёт максимальную мощность только в том случае, когда выходное сопротивление генератора равно входному сопротивлению нагрузки. Такой режим работы называется работой на согласованную нагрузку. В противном случае режим холостого хода. Для обеспечения режима согласованной нагрузки применяется согласующий трансформатор, вторичная обмотка которого выполняется в виде секции. Число витков вторичной обмотки определяется по формуле:

 К каждой из секций можно подключить стандартные сопротивления: 5, 50, 600, 5000 Ом. Для подключения стандартного сопротивления с помощью переключателя SA1 включается обмотка, которая рассчитана именно на это сопротивление.

 Если к генератору необходимо поднести нагрузку, входное сопротивление которой значительно отличается от стандартного, например, осциллограф, его Rвх.=1Мом, то с помощью переключателя SA2 включается Rвнутр., равное 600Ом, параллельно ему подключается осциллограф, при этом общее сопротивление равно:

                             Rобщ.=600·1·1000000/600·1·1000000=590Ом

 Нулевой вывод от средней точки трансформатора позволяет получить одновременно два напряжения, равные по значению, противоположные по фазе.

Аттенюаторы предназначены для плавной или ступенчатой регулировки уровня выходного напряжения. От обычных делителей напряжения отличаются тем, что при регулировке выходного напряжения они не изменяют своего входного и выходного сопротивления. Строятся на резистивных П-образных или Т-бразных звеньях.

 В качестве примера рассмотрим структурную схему генератора Г3-109.

Колебания задающего генератора (ЗГ) через предварительный усилитель (ПУ) поступают на усилитель мощности (УМ). Переключатель нагрузок (ПН) коммутирует обмотки трансформатора, в результате к выходу 2 можно подключить стандартные сопротивления 5, 50, 600, 5000 Ом. При этом переключатель нагрузок ставится в положение соответствующее сопротивлению подключаемой нагрузки.

 Для подключения к генератору нагрузок, сопротивление которых отличается от стандартных (осциллограф) используется выход 1, при этом переключатель нагрузок ставится в положение аттенюатор (Атт.). К выходу 1 подключается сопротивление равное 50 Ом, входящее в комплект прибора и через это сопротивление генератор подключается к осциллографу.

 Напряжение на выходе 1 контролируется по встроенному вольтметру, шкала которого имеет 5 и 15 делений. Выбирается шкала кратная пределу измерения. Напряжение на выходе 1 составляет 15 В, регулируется плавно и ступенчато с помощью аттенюатора.

 Напряжение на выходе 2 достигает 150 В, для его контроля необходимо подключить внешний вольтметр, при этом переключатель пределов внутреннего вольтметра ставится в положение 15.