Схемы генераторов: Схемы генераторов

Схемы генераторов

1. Радиоэлектроника
2. Схемотехника
3. Основы электроники и схемотехники
4. Том 3 – Полупроводниковые приборы

1. Книги / руководства / серии статей
2. Основы электроники и схемотехники. Том 3. Полупроводниковые приборы

Добавлено 7 февраля 2019 в 07:12

Сохранить или поделиться

Фазосдвигающий генератор. Каждая цепочка R₁C₁, R₂C₂ и R₃C₃ обеспечивает сдвиг фазы на 60°

Фазосдвигающий генератор на схеме выше создает выходной синусоидальный сигнала в диапазоне звуковых частот. Резистивная обратная связь от коллектора будет отрицательной обратной связью из-за перемены фазы на 180° (инвертирование от базы к коллектору). Однако три RC фазовращателя на 60° (R₁C₁, R₂C₂ и R₃C₃) обеспечивают дополнительные 180°, давая в общей сложности сдвиг фазы на 360°. Эта синфазная обратная связь представляет собой положительную обратную связь. Колебания возникают, если усиление транзистора превышает потери в цепи обратной связи.

Варакторный умножитель частоты

Варактор или диод с переменной емкостью с нелинейной зависимостью емкости от напряжения искажает приложенную синусоиду f1 на схеме ниже, генерирую гармоники, f3.

Варактор, имея нелинейную зависимость емкости от напряжения, служит умножителем частоты

Фильтр основной частоты пропускает f1, блокируя попадание гармоник в генератор. Дроссель пропускает постоянный ток и блокирует прохождение радиочастот (РЧ, RF) в источник смещения V_смещ. Фильтр гармоник пропускает необходимую гармонику, скажем, третью, на выход, f3. Конденсатор под индуктивностью представляет собой большую емкость с низким реактивным сопротивлением, чтобы блокировать постоянный ток, но при этом соединять индуктивность с землей для RF сигнала. Варикап параллельно индуктивности формирует параллельный резонансный контур, настроенный на нужную гармонику. Обратите внимание, что обратное смещение, V_смещ, является фиксированным. Варикапный умножитель в основном используется для генерации СВЧ сигналов, которые не могут напрямую создаваться генераторами. Представленная схема на сосредоточенных элементах на рисунке выше на самом деле представляет собой микрополосковые линии и волноводные секции. С помощью варакторных умножителей могут быть получены частоты до сотен ГГц.

Оригинал статьи:

Теги

RC генераторВаракторГенераторОбучениеСдвиг фазыУмножитель частотыФазосдвигающий генераторЭлектроника

Сохранить или поделиться

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять
комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации
комментария требуется время на премодерацию.

Wholesale Circuit Generator High Frequency

Alibaba опт схемы генераторов высокой частоты

(1029 шт. продукции доступно)

Товары, готовые к отправке

0,40 $-0,60 $/ шт.

100 шт.(Минимальный заказ)

2,70 $-3,00 $/ шт.

30 шт.(Минимальный заказ)

0,32 $-0,59 $/ шт.

0,64 $-1,18 $- 50%

10 шт.(Минимальный заказ)

1,15 $/ шт.

20 шт.(Минимальный заказ)

0,98 $-1,28 $/ шт.

100 шт.(Минимальный заказ)

0,35 $-0,42 $/ шт.

0,50 $-0,60 $- 30%

50 шт. (Минимальный заказ)

2,35 $-2,55 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,78 $-0,98 $/ шт.

10 шт.(Минимальный заказ)

0,40 $-0,45 $/ шт.

100 шт.(Минимальный заказ)

1,15 $/ шт.

20 шт.(Минимальный заказ)

1,08 $-1,31 $/ шт.

5 шт.(Минимальный заказ)

1,03 $-1,35 $/ шт.

1,90 $-2,50 $- 46%

20 шт.(Минимальный заказ)

0,79 $-1,05 $/ шт.

10 шт. (Минимальный заказ)

1,05 $-1,79 $/ шт.

5 шт.(Минимальный заказ)

0,58 $-0,71 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,85 $-0,96 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,58 $-0,71 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,58 $-0,71 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,90 $-1,10 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,55 $-0,67 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,50 $-0,65 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,45 $-0,55 $/ шт.

100 шт.(Минимальный заказ)

0,39 $-0,54 $/ шт.

10 шт.(Минимальный заказ)

1,53 $-1,88 $/ шт.

30 шт.(Минимальный заказ)

1,07 $-1,18 $/ шт.

10 шт.(Минимальный заказ)

0,45 $-0,55 $/ шт.

100 шт.(Минимальный заказ)

2,80 $-4,00 $/ шт.

20 шт.(Минимальный заказ)

0,79 $-0,99 $/ шт.

100 шт. (Минимальный заказ)

5,80 $-6,80 $/ шт.

10 шт.(Минимальный заказ)

0,36 $-0,57 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

1,10 $-1,49 $/ шт.

30 шт.(Минимальный заказ)

1,35 $-1,60 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

1,55 $-1,80 $/ шт.

10 шт.(Минимальный заказ)

2,45 $/ кг

25 кг(Минимальный заказ)

1,55 $-1,80 $/ шт.

10 шт.(Минимальный заказ)

0,55 $-0,67 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,45 $-0,50 $/ шт.

90000 шт.(Минимальный заказ)

0,98 $-1,55 $/ шт.

5 шт.(Минимальный заказ)

1,21 $-1,33 $/ шт.

50 шт.(Минимальный заказ)

0,39 $-0,49 $/ шт.

20 шт.(Минимальный заказ)

Принципы и схема работы АВР бензинового генератора

Согласно ПУЭ бытовые потребители относятся к III категории, поэтому подача электроэнергии для этой группы осуществляется по одной линии. Резервирование в этом случае можно обеспечить, используя в качестве резервной линии электроснабжения бензиновый генератор. Автоматическое подключение резерва производит система АВР. Она автоматически подключает к сети дома электропитание от генератора, а после появления электропитания на главной линии, производит переключение нагрузки на главный фидер и останавливает агрегат.

Основные требования к АВР

Система резервирования предназначена для поддержания стабильного электроснабжения потребителей, поэтому схема АВР генератора должна соответствовать следующим параметрам:

• При отключении главного фидера время на включение генератора не должно превышать 0,8 сек.
• При отключении основной сети АВР обеспечивает 100% срабатывание.
• Система резервирования должна игнорировать просадки напряжения.
• Недопустимо многократное включение, АВР срабатывает только однократно.

Схемы автоматического резервирования

На практике применяется три вида схем, зависящих от типа устройства: схема АВР создающая приоритет основного ввода, с равноценными линиями и схема без переключения на главный ввод. Принцип действия этих схем следующий:

• Приоритет первого ввода. Исчезновение сети на главном вводе включает систему резервирования, переключающую нагрузку на запасной ввод. Как только напряжение появится, система переключается на основную линию.
• Схема резервирования с равноценными входами. После аварийного переключения на вторую линию и появления электропитания на первой, возврат не происходит. Он произойдет только после пропадания сети на втором фидере.
• Без автоматического возврата. Переключение на резерв происходит автоматически, а возврат схемы в исходное положение ручной.

Примечание: схема резервирования с равноценными входами при использовании бензогенератора не применяется, т. к. принцип работы АВР генератора с этой схемой несовместим. АВР включается только при исчезновении сети по обеим линиям.

Как работает система аварийного резервирования

На простой однолинейной схеме подключения АВР (Рис.1) рассмотрим принцип работы автоматического ввода резерва, который основан на контроле наличия напряжения. Контролировать его можно различными методами – реле напряжения, цифровыми датчиками, но сам принцип работы от этого не изменяется.

На Рис.1 напряжение на основном вводе контролируется контактором КМ, катушка которого запитана от главного фидера. В исходном положении автоматы QS1 и QS2 включены, на катушку контактора поступает напряжение, контактор включается, его нормально разомкнутые контакты замкнутся, одновременно замкнутые блок-контакты разомкнутся. Напряжение питания с главного фидера L11 через автомат QS1, замкнутый контакт КМ и автомат QF поступит к нагрузке потребителя. Контактом КМ2 будет включена зеленая лампа HLG. Если сеть на основном фидере L11 исчезнет, то контактор отключится, контакт КМ1 подключит резервную линию L21 , а контакт КМ3 подключит красную лампу HLR. Свободными, нормально замкнутыми блок-контактами КМ4 будет подан сигнал на запуск бензогенератора, через короткий промежуток времени электропитание с него поступит на L21. При возобновлении снабжения по основной линии, система переключит потребителя на главный фидер L11, а переход в замкнутое состояние контактов КМ4 сформирует команду на остановку генератора.

Что нужно для организации резервного питания дома

Чтобы обеспечить резервное электропитание частного дома необходимо иметь генератор, однофазный или, при необходимости, трехфазный. Достаточно мощный агрегат обеспечит электрическим питанием весь дом, но для использования его в системе резервирования, он должен иметь электростартер и специальный блок, включающий стартер для запуска двигателя и отключающий двигатель после возобновления подачи сети на главный фидер. Такой блок выпускается промышленностью и подходит к любым типам двигателей. Он реагирует на три команды – «Стоп», «Вкл», «Запуск». На блок-схеме подключения (Рис.2) системы резервирования рассмотрим, как работает АВР частного загородного дома.

В щит АВР с основного входа поступает сеть 220/380 вольт, а также к нему подсоединен кабель от генератора 220/380 в. В штатном режиме электропитание через контакторы поступает на автоматы, а затем каждому отдельному потребителю. Если же на входе исчезнет напряжение, то со щита автоматического резервирования на генератор по кабелю управления поступит сигнал на запуск двигателя. Двигатель раскрутит генератор и электроэнергия, через систему коммутации запитает нагрузку. После возобновления подачи стандартной сети на основную линию, система переключится на нее.

Генератор трехточечная схема — Справочник химика 21

    Схема генератора приведена на рис. .13. Генератор собран по трехточечной схеме с настроенным анодом и одинаково хорошо работает по схеме последовательного и параллельного питания. Последняя схема предпочтительнее, так как в этом случае ротор конденсатора может быть заземлен. Анодный контур может быть настроен на вторую или третью гармонику. Мощность генерируемых колебаний при этом падает до 5 вт при второй гармонике и соответственно становится еще меньшей для последующих гармоник. [c.198]









    Высокочастотный генератор. Схема высокочастотного генератора приведена на рис, 205. Он собран по трехточечной схеме на двух лампах ГК-3000, включенных параллельно.  [c.368]

    На рис. .37 приведена схема простого генератора высокой частоты , развивающего мощность до 200 вт при частоте колебаний 0,5—3 Мгц. Генератор собран по видоизмененной трехточечной схеме. [c.216]

    С этой целью генератор радиоимпульсов, электрическая схема которого показана на рис. 41, б, собран на лампе 9 по трехточечной схеме с набором катушек индуктивностей обратной связи, а для исключения влияния разброса параметров испытательной головки на работу генератора отделен от нее усилительным каскадом на лампе 10. Выбор требуемых частот производят переключением катушек И—15 и 16—20 в генераторе радиоимпульсов. Импульсный режим работы лампы 9 обеспечивается лампой 21, работающей в режиме электронного ключа, для чего на управляющую сетку лампы 21 подаются видеоимпульсы заданной длительности. [c.70]

    На рис. 3-3 представлен полупроводниковый вариант предыдущей схемы [Л. 17]. Генератор высокочастотного напряжения построен по трехточечной схеме на полу- [c. 53]

    На практике используют также другие схемы генераторов, отличающиеся тем, что контур находится в цепи анода или имеет автотрансформаторную связь (трехточечная схема). Обратная связь может быть не только индуктивной, но и емкостной. Для передачи сигнала обратной связи на сетку  [c.58]

    На рис. V. 1 приведены две схемы генераторов с обратной связью и трехточечная схема. С помощью этих схем можно получить синусоидальные колебания частотой начиная от десятков герц и кончая десятками мегагерц. [c.189]

    Рабочий генератор собран на лампе 6П9 по трехточечной схеме с колебательным контуром в цепи сетки. Генератор фиксированной частоты, стабилизированный кварцем, собран на гетеродинной части смесительной лампы 6А8. Рабочая частота генератора составляет 1—б Мгц. Колебания рабочего генератора подают на управляющую сетку смесителя. Полученные биения выделяют в анодной цепи лампы 6А8 и усиливают лампой 6Ф5. Регистрацию биений производят либо с помощью высокоомного телефона, либо с помощью измерительного прибора, включенного в обмотку выходного трансформатора.  [c.227]

    На рис. У.24 приведена схема другого прибора, в котором генератор собран по трехточечной схеме и имеет электронный индикатор на лампе 6Е5. Прибор обладает большой чувствительностью. Характеристика контурных катушек этого генератора приведена в табл. .1,6. Общий вид катушек показан на рис. У.25. [c.206]

    Электрическая схема прибора приведена на рис. У.27. Генератор высокочастотных колебаний собран на лампе 6У6 по трехточечной схеме с заземленным по высокой частоте анодом. Частоту генерируемых колебаний регулируют переменным конденсатором С, и сменой катушек индуктивности L , 1 . Имея набор из четырех катушек, можно перекрыть диапазон от 100 кгц до 10 Мгц. Выходную мощность генератора регулируют изменением напряжения экранной сетки с помощью потенциометра [c.208]

    Генераторы высокочастотного напряжения. Наибольшее распространение в методе ВЧА получили автогенераторы или авто-дины, собранные по так называемой трехточечной схеме (рис. 38). Выясним, каким требованиям для самовозбуждения генератора должны удовлетворять комплексные сопротивления Х с, ск> ак (индексы обозначают а — анод, с — сетка, к — катод Ср — разделительный конденсатор). [c.86]

    На практике часто используют трехточечные схемы автогенераторов (см. рис. 48, б). Колебательный контур таких генераторов состоит из трех реактивных элементов 2ас, которые обра- [c.164]

    В качестве автодинного генератора, в принципе, можно использовать любую из известных в радиотехнике схем генераторов. Наиболее простым в изготовлении и настройке считается генератор с обратной связью, собранной яо емкостной трехточечной схеме (автодин Гопкинса) 112]. Особенностью его является то, что генерирование р. ч. колебаний, их детектирование и предварительное усиление сигнала ЯМР выполняется одной и той же лампой (рис. 2.1). Изменение обратной связи и соответственно амплитуды колебаний легко осуществляется катоднььм сопротивлением Н. Чтобы коэффициент усиления лампы при этом не изменился, сопротивление зашунтировано дросселем. Продетектиро-ванный в сеточной цепи сигнал снимается с анода лампы. [c.35]

    Схема генератора приведена на рис. V.17. Генератор собран по трехточечной схеме с настроенным анодом и одинаково хорошо работает по схеме последовательного и параллельного питания. [c.159]

    Мгц. Генератор собран по видоизмененной трехточечной схеме. [c.169]

    Ламповый генератор высокой частоты, собранный по трехточечной схеме Гарклея. [c.68]

    Высокочастотный генератор собран на лампе 6НЗП по трехточечной схеме. Питание генератора осуществляется от стабилизированного источника напряжения. Амплитуда высокочастотного напряжения на контуре остается постоянной и не зависит от проводимости датчика. С части витков катушки колебательного контура на-56 [c.56]

    Трансформатор трехфазного тока 1 питает выпрямитель, собранный из шести газотронов 2. Выпрямленный ток напряжением 7000 в подается на генераторную лампу 3. Колебательный контур генератора, собранный по так называемой трехточечной схеме, состоит из емкости 4 в 8000 см и катушки самоиндукции 5. Конденсаторы 6 а 7 препятствуют прохождению постоянной составляющей анодного и сеточного токов в колеба- [c.34]

    Электрическая схема прибора приведена на рис. VHI.IT. Генератор собран на одном триоде пальчиковой лампы 6Н15П по трехточечной схеме, отличающейся большой стабильностью [c.270]

    На рис. 22.19 приведен транзисторный вариант трехточечного генератора (автогенератора Хартли). Следует сравнить его со схемами, приведенными на рис. 22.8 и 22.18. [c.296]

    Рабочий генератор собран по трехточечной схеме с настроенным контуром в цепи сетки (рис. VII 1.24). Генератор настраивают на частоту 2 Мгц. При сравнении двух частот пспольз тат вторую гармонику генератора с фиксированной частотой. [c.277]

    Задающий генератор Л ) выполнен на лампе 6П6 по обычной трехточечной индуктивной схеме. Каскады высокочастотного генератора, являющиеся усилителями мощности, собраны по двухтактной схеме на лампах ГУ-29 (Лз, Л ) и ГК-71 [Лъ, е). [c.86]

    Высокочастотный генератор собран на триоде П403 по трехточечной схеме и генерирует колебания частотой 5 мгц. Напряжение высокой частоты снимается с дополнительной катушки генератора и через буферный каскад подается на два отдельных колебательных контура. Для уменьшения связи между ними напряжение генератора подается на часть катушек индуктивности, а буферный каскад выполняется с малым выходным сопротивлением. [c.238]

    Прибор, электрическая схема которого приведена на рис. XI 1.39, представляет собой генератор с самовозбуждением, выполненный по трехточечной схеме в качестве генераторной лампы использован пентод, например 65Л7. Экранная сетка является анодом генератора. Антидинатронная сетка заземлена. С помощью потенциометра Я на экранной сетке подбирают такое напряжение, при котором частота генерации минимально зависит от питающего напряжения. В анодной цепи лампы включен контур 1 , С , Сд, настроенный на вторую гармонику во избежание затягивания частоты генератора. При настройке контура в резонанс происходит резкое падение анодного тока, измеряемого миллиамперметром М , включенным последовательно анодному контуру. Более точная настройка может быть осуществлена с помощью моста, в диагональ которого включен нуль-гальванометр М. . [c.430]

    Электрическая схема прибора приведена на рис. VIII.14. Генератор собран на одном триоде пальчиковой лампы 6Н15П по трехточечной схеме, отличающейся большой стабильностью работы. Стабильность достигается тем, что генератор работает в облегченном режиме с пониженным анодным напряжением (80 в) и понижении напряжением накала (4 в). При таком режиме рабочая точка находится на прямолинейном участке динамической характеристики лампы. Анодная цепь и цепь подогревателя защищены фильтрами, состоящими из высокочастотных дросселей и конденсаторов. Величину элементов сеточной цепи Сд, i , и iZ , подбирают такой, чтобы постоянная времени R была не слишком большой во избежание возникновения периодических срывов колебаний.  [c.230]

    В мощных автогенераторах к.п.д. анодной цепи является основным звеном, определяющим эффективность применения установки в технологическом процессе. Преимущества использования индукивонно-плаэменного нагревания газа для многих технологических процессов уже доказаны 266,267 Ограничением к применению его является низкий к.п.д, анодной цепи существующих и проектируемых высокочастотных установок. По действующим в настоящее время техническим условиям в анодной цепи автогенератора допускаются потери мощности до 37%. Однако при использовании емкостной трехточечной схемы к.п.д. анодной цепи повышается до 70% К.п.д. выше 70% можно получить ппи включении дополнительных контуров, настроенных на высшие гармоники , Расчет к.п,д. анодной цепи генератора, работающего в перенапряженном режиме при расстроенном контуре, показал, что максимальное значение к,п.д. анодной цепи может достигать 94,5%. Результаты расчетов проверены при эксплуатации радиопередающих устройств среднестатическое значение к. п.д. анодной цепи составляло 91-93% при работе в сильно перенапряженном режиме [c.33]

    Принципиальная электрическая схема прибора, в котором использован уравновещенный мост (рис. 3-1,а), показана на рис. 3-1,6. Высокочастотный генератор, настроенный на частоту 35 Мгц, собран по трехточечной 4—133 49 [c.49]

Электрические схемы

Электрические схемы

Современные ДГУ являются техникой высокой сложности, к ним предъявляются особые требования по настройке и установке. Правильный монтаж и подключение являются гарантией длительной безаварийной работы. Монтаж электростанций должен проводиться в соответствии с эксплуатационными требованиями и по строго установленным правилам. В противном случае может наступить преждевременный износ оборудование и его порча.

В случае, когда для учета потребляемой электроэнергии используется более одного счетчика, для подключения дизель генератора имеет смысл объединить электросети в одну точку и к ней же подключать генератор. Объединение электросетей в один распределительный щит необходимо для обеспечения аварийным питанием нескольких этажей одного здания, когда приборы учета находятся на разных этажах. Реконструкция электросетей должна осуществляться на основе проекта внутреннего энергоснабжения.

При одновременном включении дизельной электростанции и существующей нагрузки в электрических сетях, возможно возникновение пожара и порча оборудования. Дизель генератор должен включаться только в случае отсутствия напряжения в основных сетях. Для исключения возможности одновременного включения необходимо установка АВР – автоматического ввода резерва в эксплуатацию.

Для работы мобильных дизельных электростанций на открытых площадках необходим коммутационный щит для подключения ДГУ. Его устанавливают на фасаде здания с тыльной стороны. Вынос коммутационной аппаратуры также необходимо осуществлять на базе согласованного проекта.

Схема подключения дизель генератора в помещении

Дизельные электростанции являются мощным источником тепла, которое выделяется в процессе работы двигателем, электрогенератором и выпускным коллектором. Это может привести к повышению температуры в здании, где эксплуатируется агрегат и впоследствии негативно сказаться на его производительности. Чтобы предотвратить перегрев электростанции, помещение необходимо оборудовать системой приточно-вытяжной вентиляции. Спроектирована она должна быть таким образом, чтобы воздушный поток поступал в помещение со стороны электрогенератора, затем проходил через радиатор системы охлаждения и, наконец, выводился через воздуховод с помощью вентилятора за пределы здания.

Подготовка к эксплуатации дизельного генератора

Подготовка электростанции к эксплуатации должна отвечать следующим требованиям:

— дизель генератор должен быть защищен от воздействий окружающей среды, в том числе от прямого попадания солнечных лучей и атмосферных осадков;

— необходимо предусмотреть систему принудительной вентиляции во избежание перегрева агрегата;

— дизельные генераторы необходимо предохранять от воздействия чрезмерно низких и высоких температур, а также их резких перепадов;

— схема подключения дизельных электростанций должна предусматривать защиту  от попадания воздушных примесей, в том числе дыма, строительной пыли, выхлопных газов, химических веществ и т. п.

Для наиболее эффективного охлаждения дизельной электростанции, а также свободного доступа к ней, пространство вокруг генератора должно быть не менее 1.5м сверху и 1м по периметру. При установке дизельных установок на открытых площадках, схема подключения должна включать в себя защиту от внешних воздействий. Это может быть всепогодный шумопоглощающий кожух или же в условиях Севера — контейнер. Кожухи также могут быть предусмотрены при временной установке дизель генератора в помещении или вне его.

Разбираем кварцевый генератор и его крохотную интегральную схему / Хабр

Кварцевый генератор – важный электронный компонент, обеспечивающий очень точную генерацию тактовой частоты за небольшие деньги. Из-за пьезоэлектрического эффекта его электрические свойства меняются в процессе вибрации. Поскольку можно сделать кристалл, который будет вибрировать с определённой частотой, кварцевые генераторы очень полезны для множества применений. Появились они в 1920-х, и сначала обеспечивали точную генерацию волн для радиостанций. В 1970-м году произошла революция наручных часов, когда в них стали использовать кварцевые генераторы высокой точности. Компьютеры, от ENIAC 1940-х годов и до сей поры используют кварцевые генераторы для генерации тактовой частоты.

В современных ПК всё ещё используются кварцевые генераторы, но для получения многогигагерцовых тактовых частот применяются более сложные технологии. ПК использует кристалл с частотой гораздо меньшей, чем рабочая, и умножает её при помощи фазовой автоподстройки частоты. Компьютеры часто используют кристалл на 14 318, поскольку эту частоту использовали в старых телевизорах, и такие кристаллы были недорогими и широко распространёнными.

Для того, чтобы кристалл вибрировал, его схеме требуются дополнительные компоненты. В 1970-х набрали популярность модульные кварцевые генераторы – в этих компактных и лёгких в использовании микросборках комбинировались сам кристалл, ИС и дискретные компоненты. Мне стало интересно, как работает один из таких модулей, поэтому я вскрыл один из них и провёл реверс-инжиниринг его чипа. В данном посте я расскажу, как он работает, и опишу крохотную КМОП-схему, им управляющую. Оказалось, что внутри модуля происходит больше интересного, чем можно было ожидать.

Модуль генератора

Я изучал модуль от карточки для IBM PC. Модуль находится в прямоугольном металлическом корпусе с 4-мя контактами, защищающем электронику от электрического шума (это Rasco Plus в прямоугольном корпусе справа на фото, а не квадратная ИС от IBM). Модуль генерирует сигнал в 4,7174 МГц, что следует из надписи на его корпусе.

Почему же карточка использует кристалл с такой необычной частотой — 4,7174 МГц? В 1970-х IBM 3270 был очень популярным терминалом с ЭЛТ. Терминалы соединялись коаксиальным кабелем и использовали протокол Interface Display System Standard, работавший с тактовой частотой в 2,3587 МГц. В конце 1980-х IBM производила интерфейсные карточки для подсоединения IBM PC к сети 3270. Мой кристалл как раз с одной из таких карточек (тип 56X4927), и частота кристалла равняется 4,7174 МГц – ровно в два раза больше, чем 2,3587 МГц.

Модуль кварцевого генератора находится справа внизу. Надпись на корпусе: Rasco Plus. 4.7174 MHZ, Motorola 1987. Квадратный модуль слева – это ИС от IBM.

Я вскрыл корпус модуля, чтобы посмотреть на его гибридную схему. Я ожидал увидеть там кварцевый кристалл, напоминающий драгоценный камень в шкатулке, однако обнаружил, что кварцевые генераторы используют очень тонкий кварцевый диск. Я повредил его при вскрытии, поэтому у него не хватает кусочка справа вверху. Он виден в левой части фото – с двух сторон к нему подходят металлические электроды. Те, в свою очередь, соединяются с небольшими штырьками, на которых кристалл поднят над поверхностью корпуса, чтобы он мог свободно вибрировать.

Внутри корпуса кварцевого генератора – компоненты, закреплённые на керамической подложке. Они подсоединяются к схеме крохотной золотой проволочной разваркой. Конденсатор на 3 нФ и плёночный резистор на 10 Ом, расположенные на подложке методом поверхностного монтажа, отфильтровывают шум, поступающий от контакта питания.

Схема работы ИС

На фото ниже показан крохотный кристалл ИС под микроскопом. Размечены контактные площадки и основные функциональные блоки. Зелёно-коричневые участки – это кремний, формирующий ИС. Жёлтоватый металлический слой соединяет компоненты с ИС. Под металлом находится красноватый слой поликремния, где формируются транзисторы – но он практически полностью закрыт металлическим слоем. По краям чипа расположена проволочная разварка, подсоединённая к контактным площадкам, соединяющим чип с остальными частями модуля. Две площадки (select и disable) не подсоединены. Чип произведён компанией Motorola в 1986. По артикулу SC380003 информации я не нашёл.

Кристалл ИС с разметкой основных блоков. «FF» обозначает триггеры. «sel» – контактные площадки [select pads]. «cap» – площадки, подсоединённые к внутренним конденсаторам.

У ИС есть две задачи. Во-первых, её аналоговые компоненты заставляют кристалл колебаться. Во-вторых, её цифровые компоненты делят частоту на 1, 2, 4 или 8, и выдают сигнал тактовой частоты с большим током (делитель задаётся двумя контактами выбора на ИС).

Кварцевый генератор реализован по приведённой ниже схеме, которая называется «генератор Колпитца». Она сложнее обычной схемы кварцевого генератора. Суть в том, что кристалл и два конденсатора колеблются с заданной частотой. Однако колебания быстро затухли бы, если бы не поддерживающая обратная связь с поддерживающего транзистора.

Типичный кварцевый генератор строится по простой схеме под названием «генератор Пирса», в которой из кристалла и инвертера формируется цепь обратной связи. Два заземлённых конденсатора в середине делают её очень похожей на классический генератор Колпитца.

Не уверен, по какой причине разобранный мною кварцевый генератор использует более сложную схему, которая требует хитрого смещения напряжения.

В 1918 году Эдвин Колпитц, главный исследователь в компании Western Electric, изобрёл кварцевый генератор на катушке индуктивности и конденсаторе. Сегодня эта схема известна, как генератор Колпитца. Идея в том, что катушка индуктивности с конденсатором формируют «резонансный резервуар», колеблющийся с частотой, зависящей от характеристик компонентов. Можно представлять, что электричество в этом резервуаре как бы плещется туда и сюда между катушкой индуктивности и конденсаторами. Сами по себе колебания быстро затухли бы, поэтому для их подпитки используется усилитель. В оригинальном генераторе Колпитца усилителем была электронная лампа. Позднее схемы перешли на транзисторы, но этот усилитель может быть операционным или другого типа. В других схемах конец заземляется, чтобы в середине шла обратная связь. Тогда конденсаторы ничего не инвертируют, поэтому используется не инвертирующий усилитель.

Упрощённая схема генератора Колпитца с базовыми компонентами.

Ключевая особенность генератора Колпитца заключается в двух конденсаторах, формирующих делитель напряжения. Поскольку они в середине заземлены, на двух концах у них будет напряжение противоположных значений: когда одно повышается, второе понижается. Усилитель берёт сигнал с одного конца, усиливает его, и подаёт на другой. Усилитель инвертирует сигнал, а конденсаторы дают второе инвертирование, так, что обратная связь усиливает оригинальный сигнал (обеспечивая фазовый сдвиг на 360°).

В 1923 году Джордж Вашингтон Пирс, профессор физики в Гарварде, заменил катушку индуктивности в генераторе Колпитца на кристалл. Благодаря этому генератор стал более точным, и его стали широко использовать в радиопередатчиках и других устройствах. Пирс запатентовал своё изобретение и заработал приличные деньги на таких компаниях, как RCA и AT&T. Наличие патентов привело к многолетним судебным тяжбам, дошедшим в итоге до Верховного суда.

Несколько десятилетий генератор Пирса было принято называть генератором Колпитца с кристаллом. В генераторе Пирса часто отсутствовали характерные конденсаторы, вместо которых использовалось паразитная ёмкость электронной лампы. Терминология постепенно менялась, и два разных типа кварцевых генератора начали называть генератором Колпитца (с конденсаторами) и генератором Пирса (без них).

Ещё одно изменение терминологии произошло в связи с тем, что генератор Колпитца, генератор Пирса и генератор Клаппа были топологически идентичными кварцевыми генераторами, отличавшимися только в том, какая часть схемы считалась землёй (коллектор, эмиттер или база соответственно). Все эти генераторы можно называть генераторами Колпитца, только с общим коллектором, общим эмиттером или общей базой.

Этот экскурс в историю я сделал с тем, чтобы показать, что в различных источниках эти генераторы называют по-разному, генераторами Колпитца или Пирса, причём противоречивым образом. Тот генератор, что изучал я, можно назвать генератором Колпитца с общим стоком (по аналогии с общим коллектором). Также его можно назвать генератором Колпитца на основании расположения заземления. Но исторически его можно назвать генератором Пирса, поскольку он использует кристалл. Также он называется кварцевым генератором с одним контактом, поскольку только один контакт кристалла подсоединён к внешней схеме (другой заземлён).

Упрощённая схема генератора

Увеличение напряжения на кристалле включает транзистор, ток идёт в конденсаторы, увеличивая напряжение на них (и на кристалле). Уменьшение напряжения на кристалле выключает транзистор, сток тока (кружок со стрелкой) вытягивает ток из конденсаторов, уменьшая напряжение на кристалле. Таким образом, обратная связь с транзистора усиливает колебания кристалла, поддерживая их.

Цепи напряжения смещения и тока являются важной частью этой схемы. Напряжение смещения устанавливает вентиль транзистора где-то посередине между включённым и выключенным состоянием, поэтому колебания напряжения на кристалле включают его и выключают. Ток смещения находится посередине между значениями токов включённого и выключенного транзистора, поэтому ток, приходящий и уходящий из конденсаторов, сбалансирован (я упрощаю, говоря о включённых и выключенных состояниях – в реальности сигнал будет иметь синусоидальную форму).

Цепи напряжения смещения и тока – это умеренно сложные аналоговые схемы, состоящие из кучки транзисторов и нескольких резисторов. Подробно описывать их не буду, скажу лишь, что они используют цепи обратной связи для генерации нужных фиксированных значений напряжения и тока.

Значительную часть ИС занимают пять конденсаторов. На схеме один расположен сверху, три идут параллельно, формируя нижний конденсатор на схеме, а один стабилизирует цепь напряжения смещения. На фото кристалла ниже показан один из конденсаторов после растворения верхнего металлического слоя. Красные и зелёные участки – это поликремний, формирующий верхнюю пластину конденсатора вместе с металлическим слоем. Расположенный под поликремнием розоватый участок – вероятно, нитрид кремния, формирующий диэлектрический слой. Кремний с добавками, которого на фото не видно, формирует нижнюю пластину конденсатора.

Конденсатор на кристалле. Большой бледный квадрат слева – площадка для подсоединения проволочной разварки к ИС. Сложные структуры слева – фиксирующие диоды контактов. Похожие на клевер структуры справа – это транзисторы.

Интересно, что конденсаторы на чипе не соединяются вместе. Они подсоединены к трём площадкам, связанным между собой проволочной разваркой. Возможно, это придаёт схеме гибкость – ёмкость цепи можно изменить, удалив проводник, ведущий к конденсатору.

Цифровая схема

С правой части чипа находится цифровая схема делителя выходной частоты кристалла на 1, 2, 4 или 8. Благодаря ей один и тот же кристалл может выдавать четыре частоты. Делитель составлен из трёх триггеров, подключённых последовательно. Каждый делит входящий импульс пополам. Мультиплексор 4 к 1 выбирает между оригинальной частотой импульсов или выходом с одного из триггеров. Выбор осуществляется при помощи проводников, подходящих к двум площадкам для выбора с правой части кристалла. Итоговая частота фиксируется на этапе производства. Для декодирования контактов и генерации четырёх управляющих сигналов мультиплексору и триггерам используются четыре вентиля NAND вместе с инверторами.

Реализация логики КМОП

Кип построен на логике КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). Она использует совместно работающие транзисторы двух типов, N-МОП и P-МОП. На диаграмме ниже показано устройство N-МОП транзистора. Транзистор можно считать переключателем между истоком и стоком, который контролирует вентиль. Исток и сток (зелёные) состоят из участков кремния с добавками, меняющими его полупроводниковые свойства – из N+ кремния. Вентиль сделан из особого кремния, поликремния, отделённого от кремниевой подложки очень тонким изолирующим слоем оксидным слоем. N-МОП транзистор включается, когда вентиль подтягивается вверх.

Структура N-МОП транзистора. Структура P-МОП транзистора похожа, однако участки кремния N- и P-типа меняются местами.

Строение P-МОП транзистора противоположно N-МОП: исток и сток состоят из P+ кремния, включённого в N кремний. Работает он тоже противоположно N-МОП транзистору: включается, когда вентиль подтягивается вниз. Обычно P-МОП транзисторы подтягивают сток вверх, а N-МОП – вниз. В КМОП транзисторы работают, дополняя друг друга, подтягивая выходной сигнал вверх или вниз по необходимости.

На диаграмме ниже показано, как в КМОП реализован вентиль NAND. Если на вход подать 0, соответствующий P-МОП транзистор (вверху) включится и притянет выход вверх. Если на оба входа подать 1, N-МОП транзистор (внизу) включится и подтянет выход вниз. Таким образом схема реализует функцию NAND.

На диаграмме ниже показано, как NAND-вентиль выглядит на кристалле. В отличие от изображений в учебниках, у реальных транзисторов бывает сложная, извилистая форма. С левой стороны находятся P-МОП транзистор, а с правой – N-МОП. Красноватые дорожки над кремнием – это поликремний, формирующий вентили. Большая часть кремния в подложке благодаря добавкам проводит ток, и выглядит чуть темнее непроводящего кремния без добавок с левого и правого краёв, а также в центре. Для изготовления этого фото металлический слой был вытравлен. Жёлтые линии обозначают места, где раньше были металлические проводники. Кружочки — это связи металлического слоя с нижними слоями, кремния или поликремния.

Как NAND-вентиль выглядит на кристалле

Транзистор на фото можно сопоставить со схемой NAND-вентиля. Посмотрите на сформированные поликремнием вентили транзистора, и на то, что они разделяют. От участка +5 есть дорожка к выходу через длинный P-МОП транзистор слева. Второй путь идёт через небольшой P-МОП транзистор в центре – это показывает, что транзисторы подключены параллельно. Каждый вентиль контролирует один из входов. Слева дорожка от земли к выходу должна пойти через оба концентрических N-МОП транзистора – они подключены последовательно.

В этой ИС также используется много транзисторов с кольцевыми вентилями. Эта необычная техника расположения элементов позволяет с большой плотностью разместить множество параллельных транзисторов. На фото ниже показано 16 транзисторов с кольцевыми вентилями. Похожие на клевер узоры медного цвета – это сток транзисторов, а снаружи находится исток. Металлический слой (тут он удалён) объединяет соответственно все истоки, вентили и стоки. Параллельные транзисторы работают как один большой. Параллельные транзисторы используются для подачи больших токов на выход. В схеме смещения вместе соединяются различное количество транзисторов (6, 16 или 40), чтобы получать нужное соотношение токов.

Передаточный вентиль

Ещё одна ключевая схема чипа – это передаточный вентиль. Он работает как переключатель, через который сигнал либо проходит, либо нет. На схеме ниже показано, как передаточный вентиль делается из двух транзисторов, N-МОП транзистора и P-МОП транзистора. Если по линии enable подаётся большое напряжение, включаются оба транзистора, и входной сигнал проходит на выход. Если напряжение низкое, они выключаются, блокируя сигнал. Справа показано условное обозначение передаточного вентиля на схемах.

Мультиплексор

Мультиплексор используется для выбора одного из четырёх тактовых сигналов. На диаграмме ниже показано, как мультиплексор реализован на основе передаточных вентилей. Мультиплексор принимает на вход четыре сигнала: A, B, C и D. Один из входов выбирается через активацию соответствующей линии выбора и её дополнения. Этот вход связывается через передаточный вентиль с выходом, а другие входы блокируются. Хотя мультиплексор можно построить и на стандартных логических вентилях, его реализация на передаточных вентилях получается эффективнее.

Мультиплексор 4 к 1 на основе передаточных вентилей

На схеме ниже показаны транзисторы, из которых состоит мультиплексор. Ко входам B и С подключено по паре транзисторов. Думаю, это сделано потому, что у пары транзисторов сопротивление получается половинным. Поскольку входы В и С предназначены для высокочастотных сигналов, пара транзистора позволяет уменьшить задержки и искажения.

На фото ниже показано, как мультиплексор реализован на кристалле физически. Лучше всего видно поликремниевые вентили. Металлический слой удалён. Металлические проводники шли вертикально, соединяя соответствующие сегменты транзисторов. Истоки и стоки соседних транзисторов объединены в единые участки, расположенные между вентилями. В верхнем прямоугольнике находятся N-МОП транзисторы, а в нижнем – P-МОП. Поскольку P-МОП транзисторы менее эффективны, нижний прямоугольник должен быть больше.

Триггер

На чипе есть три триггера, делящие тактовую частоту. Кварцевый генератор использует переключаемые триггеры, которые переключаются между 0 и 1 каждый раз, когда получают входящий импульс. Поскольку два входящих импульса дают один исходящий (0→1→0), триггер делит частоту пополам.

Триггер состоит из передаточных вентилей, инверторов и NAND-вентиля – см. схему ниже. Когда входящий тактовый сигнал равен 1, выход проходит через инвертор и первый передаточный вентиль в точку А. Когда входящий сигнал переключается на 0, открывается первый передаточный вентиль, и в точке А остаётся предыдущее значение. Тем временем закрывается второй передаточный вентиль, поэтому сигнал проходит через второй инвертор и передаточный вентиль в точку В. NAND-вентиль снова его инвертирует, в результате чего значение выхода меняется на противоположное. Второй цикл входящего сигнала тактовой частоты повторяет этот процесс, благодаря чему выход возвращается к изначальному значению. В итоге два цикла входящих сигналов дают один цикл выходящего сигнала, так что триггер делит частоту на 2.

У каждого триггера есть разрешающий вход. Если триггер для выбранного выхода не нужен, он отключается. К примеру, если выбирается режим деления на 2, используется только первый триггер, а два другие отключаются. Полагаю, это делается для уменьшения энергопотребления. Это не зависит от контакта отключения на модуле, который полностью блокирует выходящий сигнал. Это отключаемое свойство опционально; в данном модуле такой функции нет, а контакт отключения не подключен к ИС.

На схеме выше инвертеры и передаточные вентили показаны в виде отдельных структур. Однако в триггере используется интересная структура вентилей, комбинирующая инвертер и передаточный вентиль (слева) в единый вентиль (справа). Пара транзисторов, подключенных к data in, работают как инвертер. Однако если сигнал тактовой частоты нулевой, питание и земля блокируются, и вентиль не влияет на выход, сохраняя предыдущее напряжение. Так работает передаточный вентиль.

Комбинированные инвертер и передаточный вентиль

На фото ниже показано, как один из таких вентилей выполнен на кристалле. На фото видно металлический слой сверху. Под ним видно красноватые вентили из поликремния. Слева расположены два P-МОП транзистора в виде концентрических кругов. Справа находятся N-МОП транзисторы.

Заключение

Хотя модуль кварцевого генератора снаружи кажется простым, внутри него больше компонентов, чем можно было бы ожидать. Там находится не только кристалл кварца, но и дискретные компоненты, и крохотная ИС. В ИС скомбинированы конденсаторы, аналоговые цепи, обеспечивающие колебания, и цифровые цепи для выбора частоты. Можно выбрать одну из четырёх частот, изменяя проводку ИС на этапе производства.

Больше информации по кварцевым генераторам можно найти на сайтах EEVblog, electronupdate и WizardTim. Про генератор Колпитца можно посмотреть на Hackaday.

Закончу фотографией чипа после удаления слоёв металла и оксида, чтобы было видно кремний и поликремний. Больше всего выделяются крупные розоватые конденсаторы, однако можно рассмотреть и транзисторы.

Кликабельно

ГЕНЕРАТОРЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

ПРОСТЕЙШИЕ RC-ГЕНЕРАТОРЫ

Применение генераторов с колебательными контурами для генерирования колебаний низких частот (ниже 10 кГц) затруднено из-за значительно увеличивающихся номиналов катушек индуктивности и конденсаторов, что влечет за собой увеличение размеров и стоимости генератора.

Поэтому в настоящее время для генерирования низких и инфранизких частот широко используются RC-генераторы, в которых вместо колебательного контура используются RC-фильтры.

RC-генераторы, работая в сравнительно широком диапазоне частот от долей герца до нескольких мегагерц, обеспечивают достаточную стабильность колебаний и имеют малые габариты и массу.

Применение полевых транзисторов в схемах RC-генераторов выгодно отличает их от биполярных транзисторов возможностью использования в цепи положительной обратной связи высокоомных резисторов, что в свою очередь позволяет использовать конденсаторы с меньшими номиналами, обладающие большей стабильностью.

Простейшие RC-генераторы на ПТ изображены на рис. 1. Как известно, условия возбуждения генератора требуют, чтобы цепь обратной связи изменяла на 180° (для однокаскадного генератора) фазу сигнала, поступающего со стоковой нагрузки в цепь затвора.

В схеме генератора, приведенной на рис. 1, а, это достигается выполнением цепи обратной связи из нескольких последовательно включенных простых RC-звеньев. Кроме того, ослабление сигнала при прохождении цепи обратной связи должно компенсироваться усилением каскада.

Для цепей с одинаковыми по значению элементами R и С условие баланса фаз на генерируемой частоте f₀ выполняется при следующих соотношениях [2]:

для трёхзвенных f₀=0,065/RC;

для четырёхзвенных f₀=0,133/RC

Рис. 1. Схемы простейших RC-генераторов.

а — с фазирующей RC-цепочкой; б — с истоковым повторителем; в — с Т-образным RC-мостом.

Для трёхзвенной RC-цепи обратной связи требуемый коэффициент усиления каскада должен быть больше 29 [2, 3], а в четырёхзвенной RC-цепи не менее 18,4.

Для повышения устойчивости работы генератора (из-за шунтирующего действия цепью обратной связи резистора нагрузки Rc) часто вводят дополнительный каскад — истоковый повторитель (рис. 1, б), имеющий высокое входное сопротивление.

Схема генератора с двойным Т-образным RC-фильтром (рис. 1, в), элементы которого выбраны следующим образом: С1=С2=С; С3=С/0,207; R1=R2=R; R3=0,207R — функционирует при условии, если коэффициент усиления каскада не менее 11. При этом частота колебаний

f₀=1/2RСπ.

Рассмотренные простейшие RC-генераторы на ПТ не нашли широкого применения из-за присущих им недостатков.

Первый недостаток — это необходимость получения большого коэффициента усиления каскада, который у генератора с трёхзвенной цепью обратной связи должен быть не менее 29, Практическая реализация такого коэффициента усиления затруднительна из-за малого значения крутизны ПТ. Если учесть, что для улучшения формы генерируемых колебаний вводится отрицательная обратная связь, то коэффициент усиления каскада должен быть еще больше.

Второй недостаток — невозможность перестройки в широком диапазоне частот генераторов, выполненных по схеме с RC-цепочка-ми и Т-образным мостом в цепи обратной связи.

ГЕНЕРАТОРЫ, ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

Наиболее широкое применение среди RC-генераторов нашла схема с фазовым RC-мостом (генератор на мосте Вина), принципиальная схема которого изображена на рис. 2. К достоинствам подобной схемы следует отнести малое затухание и нулевой сдвиг фаз в цепи обратной связи на частоте генерации.

Таким образом, при включении фазового RC-моста для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы усилитель генератора обеспечивал сдвиг фаз 360°.

Частота генерации при равенстве R1=R2=R и С1=С2=С определяется выражением

f₀=1/2RCπ     (1)

На этой частоте затухание фазового RС-моста минимально и равно 3. (Затухание β — величина ослабления, которое вносит фазовый RC-мост в проходящий сигнал в зависимости от расстройки Δf — определяется по выражению β=(9+(2Δf)²/f₀)^1/2 ) Отсюда следует, что минимальный коэффициент усиления, при котором удовлетворяется условие баланса амплитуд, должно быть не менее 3. Благодаря малому значению требуемого усиления появляется возможность введения глубокой отрицательной обратной связи, что ведет к уменьшению уровня нелинейных искажений при работе в широком диапазоне частот.

В схеме рис. 2, а отрицательная обратная связь осуществляется за счет резистора в цепи истока транзистора T1 и введения цепочки R5C3. В качестве резистора R5 использовался малоинерционный термистор ТВД-4, резисторы R1, R2 — типа ПТМН, а конденсаторы С1 и С2 — типа КСО-Г. При указанных на схеме номиналах частота генерации f₀=1500 Гц. При изменении температуры в диапазоне от 10 до 50° С была получена относительная нестабильность частоты

Δf/f=0,05% на 10° С.

Фазовый RC-мост имеет в своем составе всего по два одноименных элемента; следовательно, его можно перестраивать в широком диапазоне частот, изменяя значение только двух элементов R1, R2 или С1, С2), что делает перестройку генераторов с такими мостами конструктивно удобной.

На рис. 2, б приведена схема перестраиваемого генератора низкой частоты с фазовым RC-мостом. Частота генерируемых колебаний плавно перестраивается с помощью сдвоенного потенциометра R2, R3. Усилитель генератора двухкаскадный с непосредственной связью. Для стабилизации амплитуды колебаний генератора и его режима работы введена глубокая отрицательная обратная связь как по постоянному, так и переменному току (цепочка R8, R6, R5) Для перекрытия всего звукового диапазона следует ввести переключатель, который одновременно изменял бы емкости конденсаторов RC и С2 в обоих плечах моста.

Рис. 2. Принципиальные схемы генераторов с фазовым RС-мостом.

а — с двухкаскадным усилителем и ёмкостной связью; б — с двухкаскадным усилителем и непосредственной связью.

Рис. 3. Генератор, перестраиваемый в широком диапазоне

а — принципиальная схема; б — структурная схема.

Более сложная схема RС-генератора с использованием полевых транзисторов, позволяющая перестраивать частоту в декадном диапазоне, изображена на рис. 3. Для параметров, указанных на схеме, частота генератора лежит в диапазоне 500 кГц — 5 мГц; однако, изменив ёмкости конденсаторов, можно получить частоты в других диапазонах [4].

Два фазовращателя, фазоинвертор, усилитель и аттенюатор соединяются таким образом, что образуют петлю обратной связи. Схема будет генерировать колебания с частотой, при которой полный фазовый сдвиг составляет 360°. На этой частоте каждый из двух идентичных фазовращателей обеспечивает фазовый сдвиг на 90°.

Управляемый напряжением фазовращатель состоит из конденсатора C1 и транзистора Т2.

Транзисторы Т3, Т4 и конденсатор С3 образуют второй фазовращатель, который работает аналогично первому. Благодаря высокому сопротивлению фазовращателей отпадает необходимость в буферных каскадах. Затворы транзисторов Т2 и Т4 заземлены по переменному току и, следовательно, могут быть соединены. Транзистор Т5 предназначен для усиления сигнала.

Транзистор Т7 и резистор R6 образуют управляемый напряжением аттенюатор, при этом транзистор Т7 используется в качестве управляемого резистора.

Амплитудный детектор состоит из усилителя на транзисторе Т6, диодного детектора Д1 и фильтра R5C5. Когда амплитуда входного сигнала увеличивается, напряжение на затворе транзистора Т7 становится более отрицательным, при этом возрастает динамическое сопротивление транзистора и уменьшается коэффициент усиления в петле обратной связи.

СТАБИЛИЗАЦИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ

Свойство полевого транзистора изменять сопротивление канала в зависимости от приложенного к затвору управляющего напряжения нашло достаточно широкое применение в генераторах для автоматической стабилизации уровня выходного сигнала.

На рис. 4, а приведена схема RC-генератора синусоидальных колебаний с регулируемой отрицательной обратной связью [5]. Двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах Т1 и Т3 охвачен положительной обратной связью через элементы R1-R4, С1, С3. Отрицательная обратная связь осуществляется через делитель, состоящий из резистора R6 и управляемого сопротивления канала полевого транзистора Т2 Установление стационарной амплитуды происходит за счет воздействия UВых (через детектор Д1 и его элементов R7, С5) на глубину отрицательной обратной связи и на режим питания транзистора Т1. Инерционность АРУ определяется в основном ёмкостью конденсатора С5 и сопротивлением резистора R7 [5]. Такая автоматически регулируемая отрицательная обратная связь позволяет повысить стабильность характеристик генератора по сравнению с обычной схемой при изменении напряжений питания и температуры окружающей среды. При изменении питания от 18 до 10 В амплитуда выходного сигнала снижалась на 8%.

Рис. 4. Генераторы со стабилизацией амплитуды генерируемых колебаний.

а — RС-генератор с регулируемой ООС; б — LC-генератор с аттенюатором на ПТ.

Несколько иначе осуществляется автоматическая стабилизация уровня выходного сигнала генератора, принципиальная схема которого изображена на рис. 4, б [6]. Напряжение сток — исток полевого транзистора Т1 регулируется переменным резистором R3, установленным в цепи затвора второго транзистора Т2. Часть выходного напряжения через трансформатор L1, L2 поступает на выпрямитель Д1 и фильтр R3C7. В зависимости от положения потенциометра R3 изменяется рабочая точка полевого транзистора, изменяется сопротивление его канала и соответственно амплитуда сигнала на выходе генератора. Потенциометром R3 устанавливают необходимую амплитуду выходного напряжения, которая в дальнейшем автоматически поддерживается на заданном уровне.

Как видно из приведённых выше примеров, использование полевых транзисторов в схемах автоматической стабилизации выходного напряжения генераторов позволяет значительно упростить подобные схемы и уменьшить необходимую мощность управления регулируемого элемента.

ЧМ ГЕНЕРАТОРЫ

В автоматике и телемеханике, измерительной технике возникает необходимость в широкополосной частотной модуляции при низкой несущей частоте. Так, например, в радиотелеметрии с частотным разделением каналов каждому- каналу отводится своя поднесущая частота. Генераторы поднесущих частот — это низкочастотные генераторы, частоты которых промодулированы сигналами от датчиков. Применение LC-генераторов в таких системах нежелательно из-за громоздкости выполнения в низкочастотном диапазоне. Поэтому в качестве задающего частотно-модулированного генератора поднесущей частоты используется RС-генератор.

Частота RС-генератора, как уже говорилось выше, определяется параметрами фазирующей RС-цепочки, изменяя которые определенным образом, осуществляют частотную модуляцию колебаний генератора. Для получения линейной модуляционной характеристики необходимо, чтобы одновременно по линейному закону изменялись отношения 1/R или 1/С фазирующей цепочки.

Рис. 5. ЧМ генератор на ПТ, а — принципиальная схема; б — модуляционная характеристика.

В качестве перестраиваемых напряжением ёмкостей применяются полупроводниковые диоды и транзисторы, используя зависимость ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Существенным недостатком подобного способа является большая нелинейность модуляционной характеристики ЧМ генератора из-за нелинейного изменения ёмкости от приложенного напряжения.

Полупроводниковые диоды и биполярные транзисторы можно использовать и в качестве переменных сопротивлений. Однако такому способу получения ЧМ свойственны следующие недостатки [11]: нелинейность модуляционной характеристики при больших девиациях частоты; большая амплитудная модуляция; плохая развязка источника модулирующего сигнала и автогенератора; значительная мощность, потребляемая управляющей цепью.

Перечисленных недостатков лишен способ осуществления ЧМ с помощью полевых транзисторов. Применение ПТ в качестве переменных сопротивлений в фазирующей цепи RС-генератора позволяет реализовать их важное достоинство — линейную зависимость проводимости канала от управляющего напряжения и высокое входное сопротивление частотного модулятора.

На рис. 5 изображена принципиальная схема ЧМ генератора с фазовым RС-мостом и его модуляционная характеристика для ПТ (Т{Г2) типа КП103Ж и КП103М, используемых в качестве переменных резисторов.

Резисторы R1 и R2 включены для уменьшения глубины девиации до необходимой; кроме того, используя резисторы с отрицательным ТКС, можно уменьшить влияние температурных изменений сопротивления канала ПТ на стабильность частоты генератора. С помощью источника смещения Eсм устанавливают необходимое значение сопротивления каналов ПТ при управляющем (модулирующем) сигнале UBX=0.

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Релаксационные генераторы низких частот имеют большую постоянную времени. В мультивибраторах, выполненных на биполярных транзисторах, для получения большой постоянной времени используются электролитические конденсаторы с большой ёмкостью, обладающие невысокой стабильностью. Высокое же входное сопротивление полевых транзисторов позволяет получать необходимую постоянную времени в релаксационных схемах без использования конденсаторов с большой ёмкостью. Поэтому в тех случаях, когда требуется реализовать постоянные времени примерно несколько секунд или минут, целесообразно использовать полевые транзисторы.

В схеме, изображенной на рис. 6, а, два полевых транзистора включены по схеме истоковых повторителей, а два биполярных транзистора являются переключателями. Принцип работы схемы аналогичен принципу работы обычного мультивибратора, причём комбинацию биполярного и полевого транзистора следует рассматривать как некоторый активный элемент. Таким образом, в схему вносится высокое входное сопротивление полевых транзисторов и одновременно обеспечивается большое полное усиление. Биполярные транзисторы не входят в состояние насыщения, так как напряжение их коллекторов питает стоки полевых транзисторов. В результате такого соединения мультивибратор устойчиво самовозбуждается; поскольку рабочие точки транзисторов смещены в линейную область, любое изменение входного тока вызывает изменение коллекторного напряжения. Эта схема хорошо работает и на высоких частотах.

Рис. 6. Схемы мультивибраторов на ПТ.

а — с ненасыщенными биполярными транзисторами; б — с насыщенными биполярными транзисторами.

Длительность пребывания мультивибратора в каждом из состояний определяется разрядом конденсатора С1 или С2 через резистор цепи затвора. Когда напряжение достигает значения, равного напряжению отсечки полевого транзистора, изменение тока истока заставляет схему перейти в другое состояние. Если ёмкость каждого конденсатора С1 и С2 равна 4 мкФ, то, изменяя R1 и R2 в сторону увеличения, можно повысить длительность периода мультивибратора от 8 мс до 6 мин. Если ёмкость каждого из конденсаторов выбрать равной 100 пФ, то частоту можно изменить от 100 Гц до 3 мГц [7]

Несколько иначе выполнен мультивибратор, схема которого изображена на рис. 6, б [1]. Рассмотрим принцип действия этой схемы. Допустим, что транзистор Т1 переходит в состояние насыщения, тогда на затворе Т4 появляется положительный потенциал и транзисторы Т4 и Т2 закрываются. Скачок напряжения на коллекторе Т2 приводит к надежному открыванию транзисторов Т1 и Т3. Ток смещения, текущий к затвору Т3 через резистор R2, поддерживает его в этом состоянии. Конденсатор С1 разряжаясь через резистор уменьшает напряжение смещения на затворе Т4. Когда напряжение Uзи транзистора Т4 уменьшается до напряжения отсечки, транзисторы Т4 и Т2 начинают проводить и быстро открываются, в то время как Т1 и Т3 закрываются. Длительность импульса мультивибратора определяется по формуле [1]

    (2)

где Ес — напряжение источника питания.

При номиналах деталей, указанных на схеме рис. 8, б, получена длительность импульса примерно 25 с.

ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Используя источник неизменного тока на полевом транзисторе в генераторе пилообразного напряжения, можно получить пилу, линейность и наклон которой почти не зависят от случайных изменений управляющего напряжения. Кроме того, полевые транзисторы позволяют реализовать схемы генераторов развертки с такими значениями линейности и длительности, которых трудно достигнуть при использовании биполярных транзисторов.

Генератор пилообразного напряжения, изображенный на рис. 7, состоит из источника постоянного тока на полевом транзисторе T1, конденсатора переменной ёмкости С1 и однопереходного транзистора Т2. С помощью потенциометра R2 устанавливается значение постоянного тока стока полевого транзистора Т1, соответствующее термостабильной точке ПТ. Отрицательная обратная связь, создаваемая включенными в цепь истока резисторами R1 и R2 с большим сопротивлением, обеспечивает стабильный ток стока несмотря на наличие изменений напряжения питания. Этот ток линейно заряжает конденсатор переменной емкости С1 до напряжения запуска однопереходного транзистора Т2. Время заряда является функцией ёмкости конденсатора С1 [8].

Рис. 7. Схема генератора пилообразного напряжения.

Изменяя ёмкость конденсатора С1, можно регулировать частоту повторения выходного сигнала генератора в диапазоне от 500 Гц до 50 кГц. Накопительный конденсатор быстро разряжается через проводящий переключатель на транзисторе Т2. Пилообразное напряжение с конденсатора С1 подается на выход через эмиттерный повторитель на транзисторе Т3. Амплитуда выходного сигнала определяется положением движка потенциометра R4 и может регулироваться в пределах от 0 до 8 В [8]. Во всём диапазоне частот нелинейность пилообразного напряжения в данной схеме не превышает 1%.

КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Одним из самых важных параметров генераторов является стабильность частоты генерируемых колебаний. Жёсткие требования к стабильности и воспроизводимости частоты в современных радиотехнических устройствах удается удовлетворить при использовании кварцевых генераторов.

Рис. 8. Схема кварцевого генератора.

Ламповые кварцевые генераторы в большинстве практических случаев являются неприемлемыми ввиду таких недостатков, как большая потребляемая мощность, большие габариты и масса. Кроме того, сама лампа является источником тепла, что затрудняет термостатирование генератора.

Ввиду малого входного сопротивления биполярных транзисторов кварцевый резонатор в автогенераторах включают только между базой и коллектором.

Полевые транзисторы, в которых отсутствуют перечисленные выше недостатки электронных ламп и биполярных транзисторов, в настоящее время достаточно часто используются в схемах кварцевых генераторов.

Наиболее широкое применение нашли кварцевые генераторы на ПТ, выполненные по схеме ёмкостной трёхточки (рис. 8). Достоинствами такой схемы являются простота выполнения, отсутствие паразитных колебаний, малая рассеиваемая мощность, простота регулировки режима и наладки. Высокая стабильность генерируемой частоты при изменении питающего напряжения в схеме достигнута применением автоматического смещения (резистора в цепи истока) и использованием больших ёмкостей постоянных конденсаторов в цепях затвора и стока генераторного каскада (чем больше эти ёмкости, тем меньшее влияние на частоту колебаний будут оказывать нестабильные межэлектродные ёмкости транзистора). При вариации питающего напряжения от 3 до 9 В частота генератора изменяется не более чем на 1 Гц при номинальном значении 1МГц [10].

А.Г. Милехин

Литература:

1. Гозлинг В. Применение полевых транзисторов. М., «Энергия», 1970.
2. Барсуков Ф. И. Генераторы и селективные усилители низкой частоты. М., «Энергия», 1964.
3. Гоноровский И. С Радиотехнические цепи и сигналы. М., «Советское радио», 1971.
4. Ван дер Гиир. Перестройка RC-генератора в декадном диапазоне с помощью полевых транзисторов. — «Электроника», № 4, 1969.
5. Крисилов Ю. Д. Автоматическая регулировка и стабилизация усиления транзисторных схем. М., «Советское радио», 1972.
6. Проссер Л. Стабильные генераторы на полевых транзисторах. — «Электроника», 1966, № 20.
7. Ханус, Мартинес. Стабильный НЧ мультивибратор с двумя ПТ. — «Электроника», 1967, №1.
8. Илэд Л. Использование полевого транзистора для получения стабильного пилообразного напряжения. — «Электроника», 1966, № 16.
9. Экспресс-информация «ПЭА и ВТ», 1973, № 47.
10. Кинг Л. Стабильный кварцевый генератор на полевом транзисторе. — «Электроника», 1973, №13.
11. Игнатов А.Н. Применение полевых транзисторов типа КП103 в аппаратуре связи. — В книге: Тенденции развития активных радиокомпонентов малой мощности. Новосибирск, «Наука», 1971.

BACK MAIN PAGE

Planet Analog — Концепции схемы функционального генератора, Часть 1: Функциональные генераторы первого поколения (FG)

Генераторы функций

(FG) представляют собой измерительные приборы в категории источников сигналов. Они выросли как из-за потребности в универсальном источнике сигналов нескольких форм, так и из некоторых интересных комбинаций аналоговых схем, которые генерируют волны трех форм: треугольные, прямоугольные и синусоидальные.

Это представление FG следует за историческим развитием через два или три поколения предпочтительных реализаций.FG имеют контур генератора, в котором интегратор управляет двухуровневым детектором, который переключает полярность интегрирования. Частота определяется компонентами интегратора и пороговыми уровнями.

Форма сигнала представляет собой электрическую функцию времени. (Это определение может быть расширено до более всеобъемлющей физической функции времени.) Форма волны — это свойство формы волны, свойство формы волны, инвариантной к масштабу, — форма волны без учета значений вдоль ее осей.Совсем недавно сигналы произвольной формы генерировались с использованием цифрового синтеза в генераторах сигналов . Аналоговый генератор FG выдает треугольные и прямоугольные сигналы. Синусоиды создаются с помощью подсистемы преобразования треугольника в синус. Выбирается один из трех сигналов, который затем усиливается усилителем мощности для управления выходным сигналом FG.

Интегратор операционных усилителей FG

Ниже показана схема генератора функций первого поколения, популяризированная ранними продуктами Wavetek FG.

.

Интегрирование биполярной прямоугольной волны приводит к треугольной волне. Переключатель гистерезиса, или триггер Шмитта, представляет собой «компаратор окон» с высоким и низким входными порогами, которые определяют экстремумы или пики треугольной волны. Выход гистерезисного переключателя представляет собой симметричный по амплитуде и времени прямоугольный сигнал, математически описанный как выход инвертирующего гистерезисного переключателя:

Интегратор интегрирует переключатель гистерезиса v _o для получения треугольной волны

, где R и C являются компонентами интегратора операционных усилителей, как показано ниже.Переключатель гистерезиса может быть реализован с помощью двух компараторов и RS-флопа. Логические уровни на входе интегратора должны быть биполярными и примерно одинаковыми по амплитуде, поскольку входное напряжение определяет наклон выходного напряжения и влияет на временную симметрию сигнала. Некоторая схема сдвига уровня должна предшествовать входу интегратора для логики с однополярным питанием и должна быть инвертирующей для удержания формы волны между порогами гистерезиса.

В однополярной или однополярной реализации пороги гистерезисного переключателя будут иметь одинаковую полярность. Чтобы наклон треугольной волны был биполярным, интегратор смещен так, что его входной сигнал является биполярным, даже если прямоугольная волна, возвращаемая на него, не является таковой. Смещение легко достигается подключением неинвертирующего входа операционного усилителя интегратора к напряжению, находящемуся посередине между порогами гистерезиса.

Фактическая реализация простого контура генератора треугольных волн (TWG) проиллюстрирована из старых примечаний по применению RCA (а затем и Intersil), приведенных ниже.

В этой схеме гистерезисный переключатель реализован на одном операционном усилителе IC3 с положительной обратной связью.Положительный порог задается резисторами обратной связи 150 кОм и входными резисторами 39 кОм, образующими делитель напряжения. Когда входное напряжение (с контакта 6 микросхемы IC2) превышает напряжение на контакте 3, выходной сигнал переходит к положительному пределу диапазона. Для КМОП-операционного усилителя это напряжение близко к напряжению питания и достаточно воспроизводимо — преимущество при использовании КМОП-операционных усилителей, таких как CA3130. В конструкции приборного класса операционный усилитель был бы слишком медленным в качестве переключателя и был бы заменен компаратором.

Выходной сигнал гистерезисного переключателя ослабляется и подается на контакт 3 микросхемы IC1, усилителя крутизны CA3080, операционного усилителя с биполярным токовым выходом.Выходным током можно управлять с контакта 5, и этот ток используется для установки наклона треугольной волны и, следовательно, частоты. Полярность входных контактов CA3080 не отмечена на схеме, но соответствует схеме выводов CA3130; контакт 3 положительный. Положительный выходной ток поступает (выходит) из контакта 6, как показано на рисунке.

CA3080 аналогичен более новой модели LM13700, показанной ниже. По сути, это двойной CA3080, и каждый блок работает как двухквадрантный умножитель крутизны.

Диоды Q11, Q12 соответствуют Q1, Q2 и образуют транслинейную ячейку усиления .(BJT используются в качестве диодов для лучшего согласования переходов. ) Отношение токов в диодах равно отношению токов BJT. Это очевидно, когда КВЛ применяется к диодной петле и входной петле биполярного транзистора. Пусть i (Q11) = i _D− и i (Q12) = i _D+ . Затем

Также для зеркала с идеальным током i (Q3) = I _Y = i (Q1) + i (Q2) для α = 1 ( β 91)008 .Выходной ток дифференциального усилителя является дифференциальным и составляет

Тогда с этой номенклатурой, применяя КВЛ на диодный шлейф,

Для согласованных соединений BJT b-e , I _s значения совпадают и отменяются. Затем

Приравнивание и решение коэффициентов текущей ликвидности,

Алгебраически можно показать, что если

, затем

Применение этой алгебраической эквивалентности к приведенным выше уравнениям схемы,

, где i _X = i _D+ − i _D- . Это также может быть выражено как передаточная функция усиления по току;

Транслинейная ячейка представляет собой линейный усилитель тока с дифференциальным входом и дифференциальным выходом. Поскольку коэффициенты статического тока i _X и i _Y задают коэффициент усиления по току, изменяя любой из них, коэффициент усиления изменяется. Выходной ток каскада дифференциального усилителя через зеркала с коэффициентом усиления по току равен выходному току усилителя, а усиление усилителя указано как коэффициент усиления каскада дифференциального усилителя выше.Он инвертирующий, потому что диоды с общим анодом. (Альтернативное соединение с общим катодом с анодами, подключенными к базам диф-усилителя, имеет положительное усиление.)

Входы CA3080 имеют высокое сопротивление при последовательном соединении, чтобы аппроксимировать источники дифференциального тока, которые объединяются в i _X . Регулировка амплитуды достигается (вывод 5) с помощью функции умножения, как i _Y . Выход (вывод 6) представляет собой биполярный ток, интегрированный микросхемой IC2.

Схема первого поколения подробно проиллюстрирована на простой конструкции Wavetek Model 30 FG.Принципиальная схема показана ниже для контура генератора и синусоидального формирователя.

В этом простом FG три сигнала не переключаются на выходной усилитель, а представлены на отдельных выходных разъемах, где они появляются в цепях. Интегратор операционного усилителя управляет двойным компаратором с дискретными выходными BJT, которые также возвращаются в IC5, IC6 для создания бистабильной памяти. Это основной цикл TWG. Синхронизирующий ток интегратора вводится через промежуточный каскад «Зеркало VCG», управляемый узлом A, показанным во второй половине принципиальной схемы ниже.

Диапазон частот задается переключаемым времязадающим конденсатором и частотным регулятором, который определяет синхронизирующий ток. Переключатель диапазона позволяет линейно или логарифмически масштабировать ток. IC1 представляет собой операционный усилитель с токовым входом (или «Norton») с токовым зеркальным входом. Q8, Q9 образуют дифференциальный входной каскад усилителя. Выход управляет IC2. В положениях линейного переключателя это повторитель напряжения. В логарифмических положениях Q10 включен, вход + управляется фиксированным напряжением от подстроечных потенциометров (R24, R29), а напряжение на A затем является логарифмическим, следуя напряжению перехода b-e Q10.Помимо набора частоты, внешнее входное напряжение VCG может влиять на синхронизирующий ток. Этот вход позволяет FG функционировать как источник частоты, управляемый напряжением, или как ГУН. В качестве генератора дано название генератор с регулируемым напряжением (VCG).

Простой Wavetek FG, состоящий из нескольких частей, также имеет дополнительный генератор линейного изменения, который качает синхронизирующее напряжение при входе в интегратор. С логарифмическими временными позициями логарифмическая FG может использоваться для отображения графиков Боде непосредственно на экранах осциллографа, хотя горизонтальная ось частоты не откалибрована. Схема синусоидального формирователя представляет собой кусочно-линейный сегментный формирователь. По мере увеличения входного напряжения к нему треугольной формы токи диодных мостов при различных входных напряжениях отводятся на выход, образуя синусоидальное приближение. FG работает от батареек. Цепь питания разделяет напряжение батареи 9 В для биполярной работы.

Эта схема FG первого поколения по своей природе медленная из-за ограниченной полосы пропускания интегратора операционного усилителя. Также трудно поддерживать симметрию формы сигнала в широком диапазоне частот из-за его прямой зависимости от симметрии прямоугольного напряжения.Схема, однако, проста и легка в разработке с использованием нескольких ИС. Для генерации более высокой частоты требуется более быстрая петля. Следующее поколение FG работает быстрее, и симметрию легче поддерживать.

Схемы для создания импульсных волн

Цепи для создания импульсных волн:

Двойная экспоненциальная форма сигнала типа, упомянутого в уравнении. (6.15) может быть получен в лаборатории с помощью комбинации последовательной цепи R-L-C в условиях чрезмерного демпфирования или путем комбинации двух цепей R-C.Различные эквивалентные схемы, создающие импульсные волны, показаны на рис. 6.15, а–г. Из этих схем обычно используются схемы, показанные на рис. 6.15a–6.15d. Схема, показанная на рис. 6.15а, предназначена только для модельных генераторов, а в коммерческих генераторах используются схемы, показанные на рис. 6.15b–6.15d.

Конденсатор (C ₁ или C), предварительно заряженный до определенного значения постоянного тока. напряжение замыканием переключателя S. Напряжение разряда V ₀ (t), показанное на рис.6.15 дает желаемую двойную экспоненциальную форму волны.

Анализ схемы генератора импульсов серии R-L-C, тип

Ссылаясь на рис. 6.15, ток через сопротивление нагрузки R определяется как

с начальным условием при t = 0, равным i(0) = 0, и чистым зарядом в цепи q = 0. Записав приведенное выше уравнение в виде уравнения преобразования Лапласа,

Напряжение на резисторе R (которое является выходным напряжением) равно ν ₀ (s) = I(s) R; следовательно,

В условиях избыточного демпфирования R/2L≥1/√LC

Решение уравнения для ν ₀ (t) равно

произведение корней

Время фронта и хвоста волны регулируются изменением значений R и L одновременно с заданной емкостью генератора C; выбирая подходящее значение для L, β или время фронта волны определяется, а α или время хвоста волны контролируется значением R в цепи.Преимуществом этой схемы является ее простота. Но управление формой волны не является гибким и независимым. Другим недостатком является то, что основная схема изменяется, когда к выходу подключается тестируемый объект, который будет в основном иметь емкостную природу. Следовательно, форма волны меняется при смене тестируемого объекта.

Анализ других цепей генератора импульсов:

Наиболее часто используемые конфигурации генераторов импульсных волн представляют собой схемы, показанные на рис. 6.15б и в. Преимущество этих схем заключается в том, что время фронта волны и хвоста волны контролируются независимо путем изменения либо R ₁ , либо R ₂ по отдельности. Во-вторых, тестовые объекты, в основном емкостные по своей природе, из части C ₂ .

Для конфигурации, показанной на рис. 6.15b, выходное напряжение на C ₂ равно

Выполнение преобразования Лапласа,

, где i ₂ — ток через C ₂ .

Принимая ток через C ₁ как i ₁  и его преобразованное значение как I ₁ (s),

После упрощения и перестановки,

Следовательно, корни уравнения

находятся из соотношений

Обратное преобразование ν ₀ (s) дает

Следовательно, корни могут быть аппроксимированы как

После аналогичного анализа можно показать, что форма выходного сигнала для схемы конфигурации 6. 15с будет

, где α и β — корни уравнения. (6.19). Приблизительные значения α и β, указанные в уравнении (6.21) справедливы и для этой схемы.

Эквивалентная схема, представленная на рис. 6.15d, представляет собой комбинацию конфигураций рис. 6.15b и рис. 6.15c. Сопротивление R ₁ состоит из двух частей и размещено по обе стороны от R ₂ для обеспечения большей гибкости цепей.

Ограничения по соотношению емкостей генератора и нагрузки, C ₁ /C ₂ по характеристикам цепи

Для заданной формы волны выбор R ₁ и R ₂ для управления временем фронта и хвоста волны не является полностью независимым, а зависит от отношения C ₁ /C ₂ .Математически можно показать, что

, где y = C ₁ /C ₂ , а P и Q являются функциями y. Чтобы получить реальные значения для R ₁ и R ₂ для данной формы волны, на практике существуют максимальное и минимальное значения ν. Это верно независимо от того, используется ли конфигурация рис. 6.15b или 6.15c. Например, для схемы, показанной на рис. 6.15b, отношение C ₁ /C ₂ не может превышать 3,35 для формы волны 1/5 мкс. Точно так же для формы волны 1/50 мкс отношение C ₁ / C ₂ лежит в пределах от 6 до 106.5. Если выбрана конфигурация 6,15c, минимальное значение C _i /C ₂ для формы волны 1/5 мкс составляет около 0,3, а для формы волны 1/50 мкс — около 0,01. Читатель отсылается к книге Craggs and Meek High Voltage Laboratory Techniques для дальнейшего обсуждения ограничений, наложенных на отношение C ₁ /C ₂ .

Влияние индуктивности цепи и последовательного сопротивления на цепи генератора импульсов

Эквивалентные схемы показаны на рис. 6.15a-d, на практике содержат несколько последовательных индуктивностей рассеяния. Кроме того, схемы занимают значительное место и будут разнесены на несколько метров в испытательной лаборатории. Каждый компонент имеет некоторую остаточную индуктивность, а сам контур вносит свой вклад в дополнительную индуктивность. Фактическое значение индуктивности может варьироваться от 10 мкГн до нескольких сотен микрогенри. Действие индуктивности вызывает колебания во фронте волны и в хвостовой части волны. Индуктивности нескольких компонентов и индуктивность контура показаны на рис.6.16а. На рис. 6.16б дана упрощенная схема для учета влияния индуктивности. Влияние изменения индуктивности на форму волны показано на рис. 6.16c. При увеличении последовательного сопротивления R ₁ колебания волнового фронта затухают, но пиковое значение напряжения также уменьшается. Иногда для контроля времени фронта добавляют небольшую индуктивность.

Генераторы импульсов для контроля объектов большой емкости

При тестировании объектов с большими емкостями (C > 5 нФ) трудно генерировать стандартные импульсные волны с временем фронта в пределах указанного допуска ±30 % и заданным допуском менее 5 % при выбросе. Это в основном из-за влияния индуктивности генератора импульсов и передних резисторов. Обычно индуктивность генератора импульсных волн составляет от 3 до 5 мкГн на каскад, а индуктивность проводов — около 1 мкГн/м. Также передний резистор, обычно бифилярного типа, имеет индуктивность около 2 мкГн/м.

Как собрать генератор синусоидального сигнала

Это третья часть из четырех руководств по генераторам волн и генераторам. Ознакомьтесь с другими статьями этой серии: генераторы прямоугольных, пилообразных и треугольных волн и кварцевые генераторы.В этой статье мы поговорим о синусоидах и генераторах синусоидальных волн.

В идеале синусоидальные волны вообще не должны содержать гармоник и часто используются в генераторах сигналов, используемых для тестирования усилителей и фильтров, а также радиочастотных (РЧ) цепей для обеспечения несущих сигналов для приемников и передатчиков. Спектральная чистота и стабильность имеют первостепенное значение. Хотя есть несколько способов генерировать синусоидальные волны, такие как цифровой источник, например. Arduino, в этом уроке мы рассмотрим еще три распространенных способа сделать это.

Метод 1: осцилляторы Wien Bridge

Макс Вин изобрел мостовой генератор Вина в 1891 году. В 1939 году под руководством Фредерика Термана два студента Стэнфордского университета, Хьюлетт и Паккард, разработали работающий генератор звуковых сигналов в своем гараже, используя мост Вина и стабилизатор лампы. Это был их первый продукт и начало компании Hewlett Packard!

Приведенная ниже схема во многом похожа на схему, за исключением того, что в ней вместо ламп (клапанов) используется операционный усилитель.Он по-прежнему использует очень подходящий метод регулировки амплитуды лампы.

Осциллятор Венского моста

Мостовая схема C1 R4a и C3 R4b. R4 представляет собой двунаправленный потенциометр и регулирует частоту, которая составляет 1/2πRC. Предполагая, что R4 является центральным, скажем, 2k, это будет 1/(2*π* 5k * 0,01u) = 3 кГц. Лампа представляет собой небольшую лампочку накаливания на 12 В. Когда нить накала нагревается, ее сопротивление увеличивается, уменьшая ток через нее, уменьшая коэффициент усиления и амплитуду на выходе, поэтому вы получаете очень эффективное управление амплитудой отрицательной обратной связи.Идея состоит в том, чтобы отрегулировать резистор R2 так, чтобы цепь только колебалась. Это дает меньший выходной сигнал, но лучшие характеристики с низким уровнем искажений.

C1 R4a — это последовательный фильтр верхних частот, а C3 R4b — параллельный фильтр нижних частот. Когда они одинаковы в любой заданной точке, положительная обратная связь от выхода к неинвертирующему входу заставляет усилитель колебаться с коэффициентом усиления, установленным 1+ R2/Rlamp.

Как видно из Фурье-дисплея на изображениях осциллографа ниже, наихудшая гармоника находится на 58 дБ ниже; это около 0.13% КНИ. Если бы вы следовали этой схеме с фильтром нижних частот, настроенным на обрезание сразу после установленной частоты, вы могли бы сбросить еще 30 дБ, сделав его значительно ниже 0,01%, при условии, что фильтр не добавляет слишком много собственных искажений.

Если генератор очень чистый, со стабильной амплитудой и может настраиваться в частотном диапазоне 10:1, а также с выбираемым диапазоном ограничения, он может стать хорошим тестовым генератором. Но потенциометр с большим значением был бы лучше — у меня валялось всего 50к. Обратите внимание, что потенциометр должен быть линейным, а не логарифмическим.

.

Хорошая чистая синусоида

Все гармоники ниже 58 дБ Метод 2: XR2206 Еще одним очень удобным способом получения хорошей синусоидальной волны с коэффициентом настройки 10:1 является монолитный генератор XR2206. Этот чип дает вам бонус в виде прямоугольного сигнала на выходе, который вы можете использовать для управления отображением частоты.Регулировка R5 и R7 установит THD ниже 1%. Кроме того, размыкание переключателя на контакте 13 изменит синусоидальную волну на довольно хорошую треугольную форму волны. Этот осциллятор будет легко работать в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц, превращаясь в очень хороший настольный генератор звуковых сигналов или полноценный генератор функций. Комбинируя два из этих генераторов функций и модулируя один с другим, можно синтезировать практически любой сигнал тревоги или сирену полиции/скорой помощи. XR2206 Синус, квадратный и треугольник волновой генератор Aucilator Audio XR2206 XR2206 PCB Метод 3: Clapp GSCILLATOR Если вам нужна синусоида на гораздо более высоких частотах, чем мы можем получить с помощью моста Вина и XR2206, вам нужно использовать генератор радиочастотного типа.Двумя распространенными типами являются Colpitts и Clapp, оба из которых используют конденсатор с ответвлениями. Оба являются отличным выбором. Небольшое изменение Колпитца превращает его в осциллятор Клэппа. Диаграмма A показывает базовый Colpitts. Обратите внимание, что C1 и C5 включены последовательно/параллельно с L1 и образуют резонансный контур. В Клаппе, показанном на диаграмме B, значение C7 сделано намного меньшим, чем C2 и C6, и имеет гораздо большее влияние на настройку. Если C7 намного меньше, частота f в основном зависит только от C7 и более стабильна и настроена в лучшем диапазоне.Вот почему схемы Клаппа часто являются более популярным выбором для радио VFO (генераторов с переменной частотой). Ниже показан работающий VFO Clapp, и есть несколько интересных дополнений к базовой схеме. C1 R1 обеспечивает развязку от источника питания. RFC представляет собой около 10 витков магнитной проволоки на ферритовом кольце, что придает источнику более высокий импеданс, а R3 обеспечивает смещение полевого транзистора. C2 и C4 — конденсаторы обратной связи, а C5 — регулируемый конденсатор. D1 R2 помогает снизить амплитуду, улучшая синусоиду. Генератор переменной частоты Клэппа Генератор переменной частоты Clapp (сборка в стиле RF) Ниже приведена кривая Клаппа вышеописанной схемы, которая является хорошей синусоидой. Рядом с ним находится дисплей Фурье, показывающий вторую гармонику, которая ниже почти на 40 дБ (около 1% THD). Форма волны CLAPP Фурье-дисплей CLAPP-осциллятора 2-й гармоники составляет 1% Теперь мы посмотрели на четыре разных синусоидальных осцилляторами, которые дают хорошие чистые формы волны.В последней статье этой серии мы рассмотрим кварцевые генераторы. Обязательно оставьте комментарий ниже, если у вас есть какие-либо вопросы! Цепь генератора отрицательного напряжения Для хорошей работы каждой цепи требуется идеальное питание смещения, а иногда интегральным схемам, специальным компонентам или выходным приводам требуется отрицательное напряжение. После выпрямления и регулировки основного питания постоянного тока мы не можем произвести немедленное отрицательное питание. В этой статье-прототипе схема генератора отрицательного напряжения дана с упрощенной спецификацией и может быть легко использована в любой принципиальной схеме. Прежде чем перейти к схеме генератора отрицательного напряжения, сначала мы должны знать об отрицательном напряжении и отделении цикла отрицательного напряжения от синусоиды. Когда функция синуса движется относительно времени, она будет иметь как положительные, так и отрицательные циклы. Когда мы используем диодные ограничители, мы можем получить только отрицательные циклы или только положительные циклы. Здесь приведен пример диодной схемы для выхода отрицательного цикла. Теория диодного ограничителя В этой цепи диод D1 проводит (после 0.7V) во время положительного цикла и подает сигнал на землю, D2 в выключенном состоянии. Во время отрицательного цикла диод D2 проводит сигнал и выводит на выход, а D1 переходит в выключенное состояние, при этом каждый положительный цикл заземляется и на выход приходит только отрицательный цикл. Цепь генератора отрицательного напряжения с использованием ИС 555 Схема генератора нестабильного мультивибратора реализована с использованием таймера IC 555, а затем выходные прямоугольные импульсы выделяются как отрицательный выход с помощью диодного ограничителя. Строительство и работа В этой схеме генератор сигнала представляет собой нестабильный мультивибратор, а затем преобразователь напряжения представляет собой диодный ограничитель. Когда мы применяем смещение к этой схеме, IC 555 дает выход прямоугольной формы с положительным и отрицательным уровнями через контакт 3, когда прямоугольный импульс достигает диодного ограничителя, положительный импульс заземлен, а отрицательный импульс проводится только на выходе, как указано в теории диодного ограничителя. Преобразователи отрицательного напряжения Здесь перечислены некоторые микросхемы преобразователей отрицательного напряжения. Используя эти микросхемы, мы можем снизить стоимость материалов, и эти микросхемы поставляются в различных стилях упаковки. Эти преобразователи напряжения постоянного тока не нуждаются в отдельных генераторах и требуют лишь нескольких внешних конденсаторов. Дополнительную информацию см. в технических описаниях. Ветрогенератор с гибким контуром | Hackaday.io A FLAG — одна из первых тонкопленочных технологий, успешно прототипированных для наружной ветроэнергетики. По сути, это автоматический воздушный клапан из тонкой пластиковой пленки в сочетании с электростатической машиной. Эта простая, легкая, недорогая, легко изготавливаемая и пригодная для повторного использования технология представляет собой новый способ производства электроэнергии в небольших масштабах.ФЛАГИ могут иметь вид флагов или листьев и достаточно легки для использования ветровой энергии в воздухе. Генератор покрыт токопроводящими областями, называемыми «секторами», которые обычно действуют как переменные конденсаторы. Либо механические контактные переключатели, либо диоды также используются для стратегического переноса зарядов между секторами, так что механическая работа по разъединению противоположно заряженных секторов может генерировать электричество. В сочетании с аэродинамическим генератором были успешно созданы прототипы ряда различных схем сбора урожая.В этой конкретной сборке FLAG используются диоды, а используемая схема показана ниже. C1 представляет собой переменный конденсатор, состоящий из трех секторов, каждый из которых закреплен на одном из трех слоев полиэфирной пленки. Внутренний сектор может двигаться вперед и назад между двумя другими, а заряд на C1 увеличивается в 2 раза при каждом возвратно-поступательном движении (если он соединен с землей). Эта конструкция не имеет заземления для простоты конструкции, поэтому коэффициент, вероятно, уменьшен до 1,6.C2 является накопительным конденсатором энергии, который не является абсолютно необходимым, но повышает надежность машины и размер импульсов выходного тока. Схема аналогична схеме, описанной в De Queiroz, ACM (2016). Сбор энергии с помощью симметричных электростатических генераторов. Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS), 2016 г. doi:10. 1109/iscas.2016.752732, за исключением того, что в этой схеме используется эквивалент переменного конденсатора с тремя пластинами вместо двух синхронизированных переменных конденсаторов, и нет истинного заземления.Устранение заземления упрощает конструкцию и, вероятно, с электрической точки зрения приводит к тому, что эта часть цепи «подпрыгивает» в полярности во время работы генератора. Отсутствие заземления должно было повлиять на производительность, но при тестировании это влияние не было очевидным. Генератор изготовлен из одного куска полиэфирной пленки, вырезанного и сложенного в три слоя. Внешние слои имеют отверстия, которые заставляют внутренний слой колебаться на ветру. Внутренний слой пленки блокирует один набор отверстий, заставляя воздух проходить через противоположный набор отверстий, который «всасывает» внутреннюю пленку на противоположную сторону, блокируя противоположный набор отверстий.В конечном итоге это создает очень стабильные и повторяемые колебания в широком диапазоне скоростей ветра. Прототипы FLAG работают при скорости ветра примерно в диапазоне 15-50 км/ч. Более тонкие пленки легче и имеют меньшую скорость включения, но теоретически не могут работать при таких высоких напряжениях. При скорости 20 км/ч частота колебаний находится в диапазоне 10 Гц. Поскольку токопроводящие поверхности открыты для воздуха, на мощность влияет влажность.Генератор самозапускающийся и хорошо работает при влажности до 60%, в зависимости от используемых материалов. При низкой влажности они работали при напряжении до 2 кВ (иногда вызывая разрыв полиэфирной пленки). Более высокое рабочее напряжение приводит к значительно более высокой выходной мощности, поэтому будущие улучшения должны включать полное покрытие проводников полиэстером. Двумя другими тонкопленочными технологиями, которые были предприняты для применения в ветроэнергетике, являются пьезоэлектрические пленки и ТЭН (трибоэлектрические наногенераторы). FLAG имеет некоторые преимущества перед этими технологиями, включая использование неспециализированных материалов, низкую стоимость и относительную нечувствительность к влажности. ПРИМЕЧАНИЯ ДЛЯ ХАКЕРОВ/ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ:  ● В последнее время схемы, необходимые для дешевого и эффективного преобразования импульсов высокого напряжения и малого тока в более полезные напряжения, были… Подробнее » Электронные схемы функционального генератора Инструкция 68HC11 останавливает внешний RC-тактовый генератор —  27.04.95 EDN-Design Ideas Используя схему на рис. 1, команда остановки 68HC11 P может перевести внешний RC-тактовый генератор P, а также сам P, в низкое состояние. режим мощности.При получении прерывания P выйдет из состояния остановки и активирует часы RC. Часы RC, будучи схемой с низкой добротностью, запустятся немедленно. С другой стороны, кварцевые генераторы могут тратить драгоценные миллисекунды на разгон и стабилизацию Дизайн Аллена Харстина, Micro Systems Engineering Inc, Lake Oswego, OR Генератор функций 8038. Эта схема, построенная на базе одной микросхемы генератора сигналов 8038, генерирует синусоидальные, прямоугольные или треугольные волны с частотой от 20 Гц до 200 кГц в четырех переключаемых диапазонах.Имеются выходы как высокого, так и низкого уровня, которые можно регулировать с помощью регулятора уровня. Этот проект станет полезным дополнением к рабочему столу любого любителя __ Дизайн Энди Коллисона Генератор 8038 — микросхема генератора сигналов ICL8038 производства Intersil. Улучшенная версия, сделанная Exar corp. доступен    (XR8038A) . Его можно использовать для создания сигналов трех типов: синусоидальной, квадратной и треугольной. Частота, амплитуда и рабочий цикл могут варьироваться, а выбор формы сигнала осуществляется в цифровом виде.Для дальнейшего снижения сложности можно использовать переключатель 3-к-1 вместо схемы цифрового выбора. Я использовал цифровой механизм выбора, потому что переключатели, доступные на рынке, склонны к скоплению грязи и плохому качеству контакта. Кроме того, цифровой метод намного круче! Генератор функций DDS — Генератор функций представляет собой универсальное измерительное оборудование для генерации тестовых сигналов. Большинство функциональных генераторов могут генерировать синусоидальную, прямоугольную и/или треугольную волну, а высокотехнологичное оборудование поддерживает сигналы произвольной формы и имеет несколько каналов.Простой __ Дизайн Radio LocMan Все, что вы всегда хотели знать о ICL8038 — 8038 — это генератор функций, способный создавать синусоидальные, прямоугольные, треугольные, пилообразные и импульсные сигналы (некоторые одновременно). С момента его появления инженеры по маркетингу и приложениям работали с телефонами, объясняя клиентам по всему миру уход за 8038 и его использование __ Дизайн Билла О’Нила Генератор функций — Генератор функций от NE566 Генератор функций . Эта схема, построенная на базе одной микросхемы генератора сигналов 8038, генерирует синусоидальные, прямоугольные или треугольные волны в диапазоне частот от 20 Гц до 200 кГц в четырех переключаемых диапазонах. Имеются выходы как высокого, так и низкого уровня, которые можно регулировать с помощью регулятора уровня. Этот проект также станет полезным дополнением к рабочему столу любого любителя. __ Контактное лицо: IQ Technologies Генератор функций aldinc – приложение Circuit Ideas for Designers Note__ Advanced Linear Devices, Inc Функциональный генератор на основе 8038PCD. Эта схема, построенная на основе одной микросхемы генератора сигналов 8038, генерирует синусоидальные, прямоугольные или треугольные волны в диапазоне от 20 Гц до 200 кГц в четырех переключаемых диапазонах.Имеются выходы как высокого, так и низкого уровня, которые можно регулировать с помощью регулятора уровня. Этот проект станет полезным дополнением к рабочему столу любого любителя __ Дизайн Энди Коллисона Генератор функций имеет переменную частоту — 17.02.11 EDN-Design Ideas Используйте интегральную схему функционального генератора и внутреннее опорное напряжение для обеспечения надежных настроек частоты. Дизайн Адольфо Мондрагон, Electrolux Products, Хуарес, Мексика; Под редакцией Martin Rowe и Fran Granville17 февраля 2011 г. Генератор функций Sine / Triangle / Square / SaW / Burst Sweep Noise на основе PIC16F870 — проект PIC Sine Triangle Square Saw Burst Sweep Noiseruns на PIC16F870 __ Дизайн Лухан Монат-Меса Аризона Генератор функций MAX038 — это генератор функций, который может генерировать от 10 Гц до 20 МГц в шести диапазонах.Аналоговый выход может выбрать одну из любых форм волны, синусоидальную, треугольную или квадратную. Выход TTL может выбирать фиксированную нагрузку 50% или переменную ширину импульса. __ Разработано The Electronic Lives Manufacturing, представлено Chan Сигнал Max-038 — микросхема генератора функций Max-80 рассчитана на работу на частоте до 20 МГц. Пока что это устройство прекрасно работает до 50 кГц. Поскольку мне редко нужны сигналы выше этого уровня, я решил, что это счастье.)  __ Дизайн: Лухан Монат, Меса, Аризона, . Программа превращает звуковую карту ПК в генератор функций —  02. 09.99 EDN-Design Ideas Вы можете использовать недорогую звуковую карту ПК в качестве генератора аналоговых функций, управляя ПК программой «SoundArb.» [Чтобы получить SoundArb, загрузите di2409setup.   exe, самораспаковывающуюся программу установки размером 1,06 МБ.   ] Дизайн Дэвида Шермана Усовершенствуйте свой генератор функций. Функциональные генераторы, построенные на основе XR2206, всегда имели отличное соотношение цены и качества, а интегральная схема, хотя и устарела, по-прежнему доступна. Если ваш генератор не имеет встроенной функции развертки (волбулятора), вам понадобится небольшая внешняя схема. необходимо зарегистрироваться на этом сайте __ Разработано Опубликовано в Elecktor Июль/Август 2010 г. Таймеры генерируют переменные частоты развертки — 01.08.96 EDN-Design Ideas Схема на рис. 1 генерирует выходную частоту от 4 до 5 кГц, которая точно качает переменную величину от 1 до 100 Гц в течение переменного времени 0.от 5 до 5,0 с (диапазон скорости от 1000 до 1) . Разрешение – 1 Гц, а погрешность в наихудшем случае – 3 Гц (0,06 %) . Эта схема была разработана для работы с 8-битной шиной ISA ПК, но любой C с 8-битной шиной и соответствующими управляющими сигналами может управлять схемой. Дизайн D Hayden, Hayden Electronics Design, Сан-Диего, Калифорния Схема генератора прямоугольных импульсов с ИС операционного усилителя 741 В этом уроке мы познакомимся со схемой генератора прямоугольных импульсов с операционным усилителем IC 741. Операционный усилитель можно настроить для генерации треугольной формы волны. Обзор Операционный усилитель 741 IC является одним из самых популярных и универсальных операционных усилителей и может использоваться во многих приложениях, включая компаратор, усилитель волнового генератора и т. д. Генератор прямоугольных импульсов представляет собой электронную схему, генерирующую прямоугольные импульсы. Генератор прямоугольных сигналов на основе операционного усилителя представляет собой простую схему, которая широко используется в функциональных генераторах. Схема генератора прямоугольных импульсов разработана с использованием операционного усилителя 741. Список материалов Ниже перечислены компоненты, необходимые для практического изучения этого руководства. С.Н. Компоненты Описание Количество 1 Резистор 10 кОм 2 2 Резистор 12 кОм 1 3 Конденсатор 1 мкФ, 16 В (электролитический конденсатор) 1 4 ИС операционного усилителя LM741 1 ИС операционного усилителя LM741 LM741 — это микросхема операционного усилителя с множеством функций.IC доступен во многих различных упаковках. Количество транзисторов, используемых во внутренней схеме ИС, равно 20. ИС может использоваться в широком диапазоне аналоговых проектов. Такие характеристики, как высокий коэффициент усиления, низкое потребление тока и широкий диапазон напряжений питания, делают его идеальным для использования в схемах с батарейным питанием. Кроме того, ИС также защищена от перегрузки с обеих сторон, т. е. входа и выхода, эта функция защищает внутреннюю схему ИС от повреждения при перегрузке. Проверьте листы данных IC LM741 Схема генератора прямоугольных импульсов Схема генератора прямоугольных импульсов на операционном усилителе показана на рисунке ниже.Один конденсатор подключается к инвертирующему выводу операционного усилителя с одним контактом, соединенным с землей, резистор для зарядки и разрядки конденсатора также подключается к инвертирующему выводу к выходу. Один делитель напряжения состоит из двух резисторов и подключается к выходу и земле на неинвертирующем выводе. Работа генератора прямоугольных импульсов с использованием операционного усилителя 741 Предположим, что напряжение на инвертирующем выводе равно V2, что равно напряжению на конденсаторе. Также предположим, что напряжение на неинвертирующем выводе равно V1. Разница напряжений между неинвертирующей и инвертирующей клеммами называется дифференциальным входным напряжением и определяется Vin. В исходном состоянии, когда конденсатор полностью разряжен, напряжение на инвертирующем выводе будет равно нулю, т.е. V2 = 0 В Следовательно, входное дифференциальное напряжение (Vin) = V1-V2 = V1-0 = V1 Когда Vin положительный, выход также положительный, в этом случае конденсатор начинает заряжаться через резистор R2 до положительного напряжения насыщения, пока V1 = V2. Когда напряжение на конденсаторе увеличивается немного больше, чем дифференциальное напряжение V1. Отрицательный Vin = V1-V2 (V2>V1) Затем выход будет переключен с положительного напряжения насыщения на отрицательное напряжение насыщения. В этом случае конденсатор начинает разряжаться через резистор R2, потому что V2 становится больше, чем Vвых. Опять же, после достижения V2 немного меньше, чем V1, выход снова переключится на положительное напряжение насыщения. Этот процесс повторяется снова и снова, в результате чего генерируется прямоугольная волна. Моделирование цепи Схема может быть смоделирована с помощью программного обеспечения Proteus. Смоделированная схема ниже дает идеальный выходной сигнал на осциллографе. Вы можете изменить значение резисторов, чтобы наблюдать за изменением формы сигнала. Вы также можете проверить этот пост: Схема генератора треугольных волн с операционным усилителем IC 741, и для просмотра формы волны вы можете создать свой собственный DIY осциллограф дома. . alexxlab Посмотреть все записи автора alexxlab → Вам также может понравиться Как подобрать генератор: Как выбрать генератор? 25.06.201928.09.2020 Дизельные генераторы сварочные: Сварочные генераторы (электростанции) — купить в Москве, цена в интернет-магазине 15.02.197430.01.2022 Gp 95 газогенератор: Газорегуляторный блок CG 220 теплогенераторов Ermaf GP 70, GP 95, GP 120 19.01.197018.07.2021 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт