Elektronika
Elektronika
wykład 6 – GENERATORY
wykład 6 – GENERATORY
Lublin, listopad 2008
Lublin, listopad 2008
Wydział Elektrotechniki i Informatyki
Wydział Elektrotechniki i Informatyki
Politechnika Lubelska
Politechnika Lubelska
Elektronika
Elektronika
wykład 6 – GENERATORY
wykład 6 – GENERATORY
Lublin, listopad 2008
Lublin, listopad 2008
Wydział Elektrotechniki i Informatyki
Wydział Elektrotechniki i Informatyki
Politechnika Lubelska
Politechnika Lubelska
Wzmacniacze
Wzmacniacze
f(Hz)
0
1
10
100
1k
10k 100k
1M 10M
100M
1G 10G
100G
W
zm
ocni
en
ie
Prądu stałego
Foniczne
Wizyjne
Selektywne
Wielkiej częstotliwości
Podział wzmacniaczy ze względu
Podział wzmacniaczy ze względu
na zakres częstotliwości
na zakres częstotliwości
- Selektywność:
- Selektywność:
Selektywnością wzmacniacza jest nazywana zdolność do tłumienia
sygnałów o częstotliwościach leżących poza pasmem przenoszenia, czyli:
sygnałów niepożądanych.
- Częstotliwość środkowa:
- Częstotliwość środkowa:
Jest to częstotliwość(f
o
) przy której wzmacniacz selektywny posiada
maksimum charakterystyki czyli wartość jeden.
- Pasmo trzydecybelowe:
- Pasmo trzydecybelowe:
Jest to przedział częstotliwości w którym wzmocnienie wzmacniacza
zmalało o 3dB w stosunku do wzmocnienia przy częstotliwości środkowej
f
o
- Pasmo dwudziestodecbelowe:
- Pasmo dwudziestodecbelowe:
Jest to zakres częstotliwości, w którym wzmocnienie wzmacniacza zmalało
do poziomu -20dB
Parametry wzmacniacza selektywnego
Parametry wzmacniacza selektywnego
- współczynnik prostokątności:
- współczynnik prostokątności:
Jest miarą selektywności wzmacniacza. Współczynnik
prostokątności wzmacniacza o idealnej charakterystyce
amplitudowej byłby równy jedności. Im współczynnik p jest większy,
tym wzmacniacz jest bardziej selektywny.
p= B
3dB
/B
20dB
- dobroć:
- dobroć:
Od parametru tego(Q) zależne jest
pasmo przenoszenia wzmacniacza.
B
3dB
=f
0
/Q
Parametry wzmacniacza selektywnego
Parametry wzmacniacza selektywnego
KLASA A
-Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający
powoduje, że przez element aktywny tego wzmacniacza płynie prąd przez
cały okres T sygnału sterującego. Sprawność dla wzmacniaczy pracujących
w klasie A wynosi max 50%.
KLASA B
-Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający
powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd tylko
przez połowę okresu T trwania sygnału sterującego. Sprawność dla
wzmacniaczy pracujących w klasie B wynosi ok.78,5%.
KLASA AB
- Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający
powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez
czas krótszy niż jeden okres T trwania sygnału sterującego, ale dłuższy niż
pół okresu. Klasa AB charakteryzuje się sprawnością rzędu 50-70% z
małymi zniekształceniami.
KLASA C
- Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający
powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez
czas krótszy niż pół okresu T trwania sygnału sterującego
Podział wzmacniaczy na klasy
Podział wzmacniaczy na klasy
Klasa A
Klasa AB
Klasa B
Klasa C
η
max
50%
%
,
max
5
78
<
η
Podział wzmacniaczy na klasy
Podział wzmacniaczy na klasy
η – sprawność,
η – sprawność,
E
E
u
u
– energia użyteczna,
– energia użyteczna,
E
E
d
d
– energia dostarczona
– energia dostarczona
.
Klasa A
Klasa A
Klasa B
Klasa B
Klasa B
Klasa B
Wzmacniacze mocy klasy B budowane są
Wzmacniacze mocy klasy B budowane są
najczęściej jako tzw.
najczęściej jako tzw.
układy symetryczne
układy symetryczne
(przeciwsobne) zawierające dwa elementy
(przeciwsobne) zawierające dwa elementy
aktywne, z których każdy znajduje się w
aktywne, z których każdy znajduje się w
stanie przewodzenia tylko w jednej
stanie przewodzenia tylko w jednej
połówce okresu sygnału wejściowego.
połówce okresu sygnału wejściowego.
Klasa B
Klasa B
Klasa AB
Klasa AB
Klasa C
Klasa C
Sprzężenie zwrotne
Sprzężenie zwrotne
Polega na oddziaływaniu skutku jakiegoś zjawiska na jego przyczynę.
Polega na oddziaływaniu skutku jakiegoś zjawiska na jego przyczynę.
Ujemne sprzężenie zwrotne – zmniejsza (spowalnia) proces – gdy faza
Ujemne sprzężenie zwrotne – zmniejsza (spowalnia) proces – gdy faza
napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest
napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest
przeciwna w porównaniu z fazą napięcia wejściowego.
przeciwna w porównaniu z fazą napięcia wejściowego.
Dodatnie sprzężenie zwrotne – zwiększa (przyspiesza) proces – gdy faza
Dodatnie sprzężenie zwrotne – zwiększa (przyspiesza) proces – gdy faza
napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest
napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest
zgodna z fazą napięcia wejściowego.
zgodna z fazą napięcia wejściowego.
TOR WZMOCNIENIA
K
TOR SPRZĘŻENIA
ZWROTNEGO
ß
X
we
X
s
X
r
X
wy
Σ
Sprzężenie zwrotne w elektronice
Sprzężenie zwrotne w elektronice
S
S
f
f
–
–
index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)
index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)
Czwórnik
Czwórnik
sprzężenia
sprzężenia
Wzmaczniacz
Wzmaczniacz
+
+
S
S
1
1
S
S
in
in
S
S
f
f
S
S
out
out
k = S
k = S
out
out
/S
/S
in
in
– wzmocnienie bloku wzmacniacza
– wzmocnienie bloku wzmacniacza
β
β
= S
= S
f
f
/S
/S
out
out
– transmitancja czwórnika sprzęgającego
– transmitancja czwórnika sprzęgającego
k
k
f
f
= S
= S
out
out
/S
/S
1
1
– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym
– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym
k
k
f
f
= k/(1-k
= k/(1-k
β)
β)
– Podstawowa zależność dla ukł. ze
– Podstawowa zależność dla ukł. ze
sprzężeniem zwrotnym
sprzężeniem zwrotnym
Sprzężenie zwrotne dodanie
Sprzężenie zwrotne dodanie
– stosowane głównie w układach
– stosowane głównie w układach
generacyjnych; we wzmacniaczach stosowane rzadko, zwykle jest to
generacyjnych; we wzmacniaczach stosowane rzadko, zwykle jest to
efekt pasożytniczy (m.in. ze względu na wzrost zniekształceń)
efekt pasożytniczy (m.in. ze względu na wzrost zniekształceń)
Sprzężenie zwrotne ujemne
Sprzężenie zwrotne ujemne
– szeroko stosowane w układach
– szeroko stosowane w układach
wzmacniających, wpływa na ogół korzystnie na większość parametrów
wzmacniających, wpływa na ogół korzystnie na większość parametrów
wzmacniaczy:
wzmacniaczy:
poprawia stabilność wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy np. na
poprawia stabilność wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy np. na
wahania napięć zasilających i zmianę temperatury);
wahania napięć zasilających i zmianę temperatury);
zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe);
zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe);
zwiększa się górna częstotliwość graniczna (czyli ulega poszerzeniu
zwiększa się górna częstotliwość graniczna (czyli ulega poszerzeniu
pasmo);
pasmo);
możliwe jest kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej;
możliwe jest kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej;
możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej.
możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej.
Zalety te są okupione:
Zalety te są okupione:
zmniejszeniem wzmocnienia
zmniejszeniem wzmocnienia
zmniejszeniem stabilności układu w pewnych zakresach częstotliwości
zmniejszeniem stabilności układu w pewnych zakresach częstotliwości
Sprzężenie zwrotne w elektronice
Sprzężenie zwrotne w elektronice
Charakterystyki częstotliwościowe
Charakterystyki częstotliwościowe
Czwórnik
Czwórnik
sprzężenia
sprzężenia
Wzmaczniacz
Wzmaczniacz
+
+
S
S
1
1
S
S
in
in
S
S
f
f
S
S
out
out
Otwarte sprzężenie zwrotne
Otwarte sprzężenie zwrotne
Pasożytnicze sprzężenia zwrotne
Pasożytnicze sprzężenia zwrotne
sprzężenia pojemnościowe
sprzężenia pojemnościowe
– np. pomiędzy przewodami,
– np. pomiędzy przewodami,
przewodami a obudową, itp.
przewodami a obudową, itp.
sprzężenia magnetyczne
sprzężenia magnetyczne
– np. między uzwojeniami
– np. między uzwojeniami
transformatorów i cewek
transformatorów i cewek
sprzężenia elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości
sprzężenia elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości
–
–
np. sprzęgające się obwody rezonansowe
np. sprzęgające się obwody rezonansowe
sprzężenie przez źródło zasilania
sprzężenie przez źródło zasilania
itp.
itp.
Rodzaje sprzężeń zwrotnych
Rodzaje sprzężeń zwrotnych
K
u
U
s
ß
u
I
s
I
we
U
we
R
g
E
g
R
L
I
wy
U
wy
R
L
R
g
E
g
K
u
I
wy
U
wy
I
we
U
we
I
s
U
s
ß
u
G
g
I
g
R
L
K
i
ß
i
I
s
U
s
U
we
U
wy
I
wy
I
we
G
g
I
g
R
L
U
wy
I
wy
I
we
U
we
I
s
U
s
ß
i
K
i
NAPIĘCIOWY - SZEREGOWY
NAPIĘCIOWY - SZEREGOWY
NAPIĘCIOWY - RÓWNOLEGŁY
NAPIĘCIOWY - RÓWNOLEGŁY
PRĄDOWY - RÓWNOLEGŁY
PRĄDOWY - RÓWNOLEGŁY
PRĄDOWY - SZEREGOWY
PRĄDOWY - SZEREGOWY
Nazwa wzmacniaczy operacyjnych pochodzi od ich pierwszego zastosowania
Nazwa wzmacniaczy operacyjnych pochodzi od ich pierwszego zastosowania
do wykonywania operacji matematycznych (np. sumowania, logarytmowania,
do wykonywania operacji matematycznych (np. sumowania, logarytmowania,
różniczkowania, całkowania itp.) w obecnie nie stosowanych już maszynach
różniczkowania, całkowania itp.) w obecnie nie stosowanych już maszynach
analogowych.
analogowych.
Wzmacniaczem operacyjnym nazywamy wzmacniacz prądu stałego
Wzmacniaczem operacyjnym nazywamy wzmacniacz prądu stałego
(ze sprzężeniem bezpośrednim), o bardzo dużym wzmocnieniu.
(ze sprzężeniem bezpośrednim), o bardzo dużym wzmocnieniu.
Wzmacniacz operacyjny
Wzmacniacz operacyjny
+U
CC
-U
CC
u
1
u
2
u
wy
Masa
+U
CC
-U
CC
u
1
u
2
u
wy
Masa
Wzmacniacz operacyjny
Wzmacniacz operacyjny
Jeżeli sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "-" (nazywanego
Jeżeli sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "-" (nazywanego
wejściem odwracającym) to na wyjściu pojawi się sygnał w fazie przeciwnej.
wejściem odwracającym) to na wyjściu pojawi się sygnał w fazie przeciwnej.
Jeżeli natomiast sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "+"
Jeżeli natomiast sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "+"
(wejście nieodwracające), to nie wystąpi odwrócenie fazy między wejściem a
(wejście nieodwracające), to nie wystąpi odwrócenie fazy między wejściem a
wyjściem.
wyjściem.
Wzmacniacz operacyjny jest przystosowany do pracy z zewnętrznym
układem ujemnego sprzężenia zwrotnego, którego właściwości
decydują w głównej mierze o właściwościach całego układu.
Wzmacniacz operacyjny
Wzmacniacz operacyjny
Generatory
Generatory
Generatory są układami służącymi do wytwarzania zmiennych
Generatory są układami służącymi do wytwarzania zmiennych
przebiegów elektrycznych (impulsowych lub okresowych) bez
przebiegów elektrycznych (impulsowych lub okresowych) bez
konieczności doprowadzania z zewnątrz jakiegokolwiek
konieczności doprowadzania z zewnątrz jakiegokolwiek
sygnału pobudzającego. Przetwarzają energię prądu stałego
sygnału pobudzającego. Przetwarzają energię prądu stałego
(z zasilacza) na energię drgań.
(z zasilacza) na energię drgań.
Generator jest to układ elektroniczny
Generator jest to układ elektroniczny
samorzutnie wytwarzający zmienne przebiegi elektryczne.
samorzutnie wytwarzający zmienne przebiegi elektryczne.
Generator
Wzmacniacz
Y
L
Y
G
Y
L
Zasilanie
Zasilanie
I
G
Wzmacniacze a generatory
Wzmacniacze a generatory
Podział generatorów
Podział generatorów
W zależności od kształtu wytwarzanego przebiegu:
W zależności od kształtu wytwarzanego przebiegu:
sinusoidalne,
sinusoidalne,
niesinusoidalne:
niesinusoidalne:
przebiegu prostokątnego,
przebiegu prostokątnego,
przebiegu liniowego (trójkątnego, piłokształtnego),
przebiegu liniowego (trójkątnego, piłokształtnego),
impulsowe.
impulsowe.
Generatory drgań sinusoidalnych
Generatory drgań sinusoidalnych
można podzielić ze względu
można podzielić ze względu
na stałość częstotliwości i mocy wyjściowej generowanych
na stałość częstotliwości i mocy wyjściowej generowanych
drgań:
drgań:
generatory częstotliwości
generatory częstotliwości
(o dużej stałości częstotliwości)
(o dużej stałości częstotliwości)
generatory mocy
generatory mocy
(duża moc wyjściowa i duża sprawność
(duża moc wyjściowa i duża sprawność
energetyczna bez optymalizacji stałości częstotliwości)
energetyczna bez optymalizacji stałości częstotliwości)
Generatory drgań sinusoidalnych
Generatory drgań sinusoidalnych
Ze względu na rozwiązania układowe i sposób pracy
Ze względu na rozwiązania układowe i sposób pracy
elementów aktywnych można je podzielić na dwie grupy:
elementów aktywnych można je podzielić na dwie grupy:
generatory sprzężeniowe
generatory sprzężeniowe
– element aktywny objęty jest pętlą
– element aktywny objęty jest pętlą
dodatniego sprzężenia zwrotnego
dodatniego sprzężenia zwrotnego
generatory dwójnikowe
generatory dwójnikowe
(o ujemnej rezystancji) – element
(o ujemnej rezystancji) – element
aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa,
aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa,
tranzystor lawinowy
tranzystor lawinowy
Generatory drgań sinusoidalnych
Generatory drgań sinusoidalnych
W praktyce mamy głównie do czynienia
W praktyce mamy głównie do czynienia
z generatorami sprzężeniowymi.
z generatorami sprzężeniowymi.
Podział generatorów
Podział generatorów
sprzężeniowych
sprzężeniowych
Ze względu na strukturę układu (rodzaj elementów w obwodzie
Ze względu na strukturę układu (rodzaj elementów w obwodzie
generacyjnym) można je podzielić:
generacyjnym) można je podzielić:
generatory RC
generatory RC
ze sprzężeniem zwrotnym;
ze sprzężeniem zwrotnym;
generatory LC ze sprzężeniem zwrotnym
generatory LC ze sprzężeniem zwrotnym
;
;
generatory ze stabilizacją piezoelektryczną
generatory ze stabilizacją piezoelektryczną
(np. kwarcowe).
(np. kwarcowe).
Parametry generatorów
Parametry generatorów
W układach analogowych najszersze zastosowanie mają generatory
W układach analogowych najszersze zastosowanie mają generatory
przebiegów sinusoidalnych.
przebiegów sinusoidalnych.
częstotliwość generowanego sygnału i jej
częstotliwość generowanego sygnału i jej
stałość
stałość
(stabilność
(stabilność
częstotliwości);
częstotliwości);
amplituda generowanego sygnału i jej stałość (stabilność
amplituda generowanego sygnału i jej stałość (stabilność
amplitudy);
amplitudy);
zniekształcenia
generowanego
przebiegu
harmonicznego
zniekształcenia
generowanego
przebiegu
harmonicznego
(zawartość harmonicznych w generowanym sygnale).
(zawartość harmonicznych w generowanym sygnale).
parametry energetyczne (moc, sprawność)
parametry energetyczne (moc, sprawność)
Sprzężenie zwrotne
Sprzężenie zwrotne
S
S
f
f
–
–
index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)
index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)
Czwórnik
Czwórnik
sprzężenia
sprzężenia
Wzmaczniacz
Wzmaczniacz
+
+
S
S
1
1
S
S
in
in
S
S
f
f
S
S
out
out
k = S
k = S
out
out
/S
/S
in
in
– wzmocnienie bloku wzmacniacza
– wzmocnienie bloku wzmacniacza
β
β
= S
= S
f
f
/S
/S
out
out
– transmitancja czwórnika sprzęgającego
– transmitancja czwórnika sprzęgającego
k
k
f
f
= S
= S
out
out
/S
/S
1
1
– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym
– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym
k
k
f
f
= k/(1-k
= k/(1-k
β)
β)
– Podstawowa zależność dla ukł. ze
– Podstawowa zależność dla ukł. ze
sprzężeniem zwrotnym
sprzężeniem zwrotnym
Wzmocnienie wzmacniacza z pętlą dodatniego sprzężenia
Wzmocnienie wzmacniacza z pętlą dodatniego sprzężenia
zwrotnego wynosi:
zwrotnego wynosi:
Dla podtrzymania drgań w generatorze wymagane jest
Dla podtrzymania drgań w generatorze wymagane jest
spełnienie niezależnie dwóch warunków: fazy i amplitudy.
spełnienie niezależnie dwóch warunków: fazy i amplitudy.
k
k
f
f
= k/(1-k
= k/(1-k
β)
β)
Warunek generacji
Warunek generacji
Jeśli
Jeśli
k
k
β = 1 to
β = 1 to
k
k
f
f
dąży do nieskończoności → układ staje się
dąży do nieskończoności → układ staje się
niestabilny → następuje generacja drgań
niestabilny → następuje generacja drgań
k
k
β = Re(
β = Re(
k
k
β) +
β) +
j
j
Im(
Im(
k
k
β)
β)
│
│
k
k
β│ = 1
β│ = 1
- warunek amplitudy
- warunek amplitudy
φ = 0 ± 2kπ
φ = 0 ± 2kπ
- warunek fazy
- warunek fazy
Warunek fazy
Warunek fazy
musi zachodzić zgodność fazy sygnałów na wejściu i wyjściu
musi zachodzić zgodność fazy sygnałów na wejściu i wyjściu
wzmacniacza tzn.:
wzmacniacza tzn.:
j
j
we
we
+ j
+ j
wy
wy
= 0 + n × 360
= 0 + n × 360
°
°
, (n = 0, 1, ...)
, (n = 0, 1, ...)
Dla zapewnienia warunku fazy w generatorach stosuje się dwa
Dla zapewnienia warunku fazy w generatorach stosuje się dwa
podstawowe rozwiązania:
podstawowe rozwiązania:
1) Wzmacniacz przesuwa fazę o 0
1) Wzmacniacz przesuwa fazę o 0
°
° (360
(360
°
°), a pętla sprzężenia
), a pętla sprzężenia
zwrotnego i układ pobudzany nie wnosi dla danej częstotliwości
zwrotnego i układ pobudzany nie wnosi dla danej częstotliwości
przesunięcia fazowego.
przesunięcia fazowego.
2) Wzmacniacz przesuwa fazę tylko o 180
2) Wzmacniacz przesuwa fazę tylko o 180
°
°, a dalsze przesunięcie
, a dalsze przesunięcie
fazy o 180
fazy o 180
°
° następuje w układzie pobudzanym do drgań.
następuje w układzie pobudzanym do drgań.
Warunek amplitudy
Warunek amplitudy
ma postać: k
ma postać: k
β
β
= 1 (wtedy wzmacniacz staje się układem
= 1 (wtedy wzmacniacz staje się układem
niestabilnym: 1 – k
niestabilnym: 1 – k
β
β
= 0).
= 0).
W takim przypadku wzmacniacz całkowicie kompensuje
W takim przypadku wzmacniacz całkowicie kompensuje
tłumiące działanie obwodu sprzężenia zwrotnego. Generator
tłumiące działanie obwodu sprzężenia zwrotnego. Generator
sam dostarcza na wejście sygnał podtrzymujący drgania.
sam dostarcza na wejście sygnał podtrzymujący drgania.
0
U
1
U
2
S
1/β
k
k
f
f
Zasada działania generatorów z elementami aktywnymi o ujemnej
Zasada działania generatorów z elementami aktywnymi o ujemnej
rezystancji opiera się na ich zdolności odtłumiania stratnych
rezystancji opiera się na ich zdolności odtłumiania stratnych
obwodów rezonansowych LC.
obwodów rezonansowych LC.
Generatory dwójnikowe
Generatory dwójnikowe
Generatory RC
Generatory RC
W generatorach LC obwód sprzężenia zwrotnego tworzą 3-4 elementy.
W generatorach LC obwód sprzężenia zwrotnego tworzą 3-4 elementy.
W generatorach RC najczęściej jest 4-6 elementów, co zwiększa ilość
W generatorach RC najczęściej jest 4-6 elementów, co zwiększa ilość
możliwych rozwiązań, a także stwarza duże możliwości optymalizacji,
możliwych rozwiązań, a także stwarza duże możliwości optymalizacji,
np. pod kątem wrażliwości, przestrajania, zniekształceń czy wrażliwości
np. pod kątem wrażliwości, przestrajania, zniekształceń czy wrażliwości
na zmiany impedancji wejściowej i wyjściowej wzmacniacza.
na zmiany impedancji wejściowej i wyjściowej wzmacniacza.
Najprostsza struktura generatora RC składa się ze wzmacniacza
Najprostsza struktura generatora RC składa się ze wzmacniacza
nieodwracającego i jednej gałęzi selektywnego sprzężenia zwrotnego
nieodwracającego i jednej gałęzi selektywnego sprzężenia zwrotnego
(np. czwórnik RC typu połowa mostka Wiena).
(np. czwórnik RC typu połowa mostka Wiena).
Generator RC z mostkiem Wiena
Generator RC z mostkiem Wiena
Zawiera
Zawiera
gałąź selektywną
gałąź selektywną
o transmitancji
o transmitancji
β
β
+
+
=U
=U
β
β
+
+
/U
/U
2
2
(półmostek
(półmostek
Wiena z elementami R
Wiena z elementami R
1
1
,C
,C
1
1
i R
i R
2
2
,C
,C
2
2
) oraz
) oraz
gałąź aperiodyczną
gałąź aperiodyczną
o
o
transmitancji
transmitancji
β
β
-
-
=U
=U
β
β
-
-
/
/
U
U
2
2
(dzielnik rezystancyjny R
(dzielnik rezystancyjny R
a
a
, R
, R
b
b
).
).
Generatory LC
Generatory LC
W porównaniu do generatorów RC mają:
W porównaniu do generatorów RC mają:
małe zniekształcenia (zależne od dobroci obwodu LC),
małe zniekształcenia (zależne od dobroci obwodu LC),
możliwość uzyskania dużej stałości częstotliwości (dzięki
możliwość uzyskania dużej stałości częstotliwości (dzięki
zastosowaniu kondensatorów z ujemnym współczynnikiem
zastosowaniu kondensatorów z ujemnym współczynnikiem
temperaturowym i dodatnim dla indukcyjności),
temperaturowym i dodatnim dla indukcyjności),
wysoką sprawność,
wysoką sprawność,
możliwość modulacji,
możliwość modulacji,
zadowalającą pracę przy obniżonym napięciu zasilania.
zadowalającą pracę przy obniżonym napięciu zasilania.
Generatory LC nie nadają się do generacji małych
Generatory LC nie nadają się do generacji małych
częstotliwości, gdyż wartości elementów LC są bardzo duże.
częstotliwości, gdyż wartości elementów LC są bardzo duże.
Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym
Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym
Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).
Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).
Trzy podstawowe struktury generatorów LC, różniące się sposobem
Trzy podstawowe struktury generatorów LC, różniące się sposobem
sprzężenia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym.
sprzężenia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym.
Zasada działania generatorów
Zasada działania generatorów
z dzieloną pojemnością (Colpittsa)
z dzieloną pojemnością (Colpittsa)
dla częstotliwości rezonansowej:
dla częstotliwości rezonansowej:
sygnał sprzężenia zwrotnego z kondensatora C1 jest
przesunięty w fazie o 180° względem sygnału wyjściowego
wzmacniacza i doprowadzany do bazy. Po wzmocnieniu
służy on do podtrzymywania drgań w układzie. Przesunięcie
w samym wzmacniaczu wynosi również 180°, więc spełniony
jest warunek fazy. Warunek amplitudy zależy od stosunku
pojemności obwodu rezonansowego C1/C2. Dodatkowe
funkcje pełnią:
# Kondensator C3 o dużej pojemności blokuje przepływ
składowej stałej prądu kolektora przez obwód rezonansowy,
# Rezystory R1,R2 i RE są elementami obwodu polaryzacji
stałoprądowej tranzystora, ustalającymi jego spoczynkowy
punkt pracy;
Dławik wysokiej częstotliwości przepuszcza składową stałą
prądu, lecz blokuje przedostawanie się sygnału zmiennego z
wyjścia generatora do obwodu zasilania (zwieranie sygnału
przez obwód zasilania).
Generator z dzieloną indukcyjnością
Generator z dzieloną indukcyjnością
(Hartley'a)
(Hartley'a)
zbudowany jest ze wzmacniacza pracującego w konfiguracji WE z pętlą
zbudowany jest ze wzmacniacza pracującego w konfiguracji WE z pętlą
sprzężenia zwrotnego zawierającą obwód rezonansowy L, C
sprzężenia zwrotnego zawierającą obwód rezonansowy L, C
1
1
, w którym
, w którym
indukcyjność jest podzielona na dwie części L
indukcyjność jest podzielona na dwie części L
1
1
i L
i L
2
2
Generator Meissnera
Generator Meissnera
a) schemat blokowy
a) schemat blokowy
b) układ strojony na kolektorze z zasilaniem równoległym
b) układ strojony na kolektorze z zasilaniem równoległym
Charakterystyczną cechą tego typu generatora są dwie cewki
Charakterystyczną cechą tego typu generatora są dwie cewki
stanowiące transformator, z których jedna wraz z przyłączonym
stanowiące transformator, z których jedna wraz z przyłączonym
kondensatorem stanowi obwód drgań.
kondensatorem stanowi obwód drgań.
Na bazie 3 podstawowych układów powstało wiele odmian
Na bazie 3 podstawowych układów powstało wiele odmian
układów generacyjnych. Do najważniejszych z nich należy
układów generacyjnych. Do najważniejszych z nich należy
generator Clappa
generator Clappa
(odmiana Colpittsa) oraz generatory
(odmiana Colpittsa) oraz generatory
kwarcowe nazywane
kwarcowe nazywane
układami Pierce'a
układami Pierce'a
(odmiana generatorów
(odmiana generatorów
Colpittsa i Hartleya).
Colpittsa i Hartleya).
Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym
Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym
Generator Clappa
Generator Clappa
jest modyfikacją generatora Colpittsa, polegającą na zastosowaniu
jest modyfikacją generatora Colpittsa, polegającą na zastosowaniu
dodatkowo kondensatora strojącego C3 połączonego szeregowo z
dodatkowo kondensatora strojącego C3 połączonego szeregowo z
cewką L obwodu.
cewką L obwodu.
Takie rozwiązanie pozwala użyć dużych wartości pojemności
Takie rozwiązanie pozwala użyć dużych wartości pojemności
kondensatorów C1 i C2 (do 1 mF) co znacznie
kondensatorów C1 i C2 (do 1 mF) co znacznie
poprawia stałość
poprawia stałość
częstotliwości
częstotliwości
generatora.
generatora.
Układy uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa
Układy uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa
Generatory kwarcowe
Generatory kwarcowe
Są pewną odmianą generatorów LC, wykorzystujące rezonator
Są pewną odmianą generatorów LC, wykorzystujące rezonator
kwarcowy.
kwarcowy.
Pozwalają na osiągnięcie
Pozwalają na osiągnięcie
dużej stałości częstotliwości
dużej stałości częstotliwości
, nieosiągalnej
, nieosiągalnej
przy użyciu konwencjonalnych obwodów LC.
przy użyciu konwencjonalnych obwodów LC.
Grupy układowe generatorów:
Grupy układowe generatorów:
generatory, w których rezonator wykorzystany jest jako selektywny
generatory, w których rezonator wykorzystany jest jako selektywny
element sprzęgający o małej rezystancji (generatory Butlera)
element sprzęgający o małej rezystancji (generatory Butlera)
generatory, w których rezonator pracuje jako zastępcza indukcyjność
generatory, w których rezonator pracuje jako zastępcza indukcyjność
o wartości szybko rosnącej z częstotliwością (generatory Pierce'a).
o wartości szybko rosnącej z częstotliwością (generatory Pierce'a).
Grupy układowe generatorów
Grupy układowe generatorów
generatory, w których rezonator wykorzystany
generatory, w których rezonator wykorzystany
jest jako
jest jako
selektywny element sprzęgający
selektywny element sprzęgający
o
o
małej rezystancji (generatory Butlera)
małej rezystancji (generatory Butlera)
generatory, w których rezonator pracuje jako
generatory, w których rezonator pracuje jako
zastępcza indukcyjność
zastępcza indukcyjność
o wartości szybko
o wartości szybko
rosnącej z częstotliwością (generatory
rosnącej z częstotliwością (generatory
Pierce'a).
Pierce'a).
Generatory Butlera
Generatory Butlera
a) z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa,
a) z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa,
b) z czwórnikiem sprzęgającym Hartleya
b) z czwórnikiem sprzęgającym Hartleya
c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa
c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa
Generatory Pierce'a
Generatory Pierce'a
a) Colpittsa-Pierce'a z dwoma pojemnościami
a) Colpittsa-Pierce'a z dwoma pojemnościami
b) Colpittsa-Pierce'a z obwodem rezonansowym
b) Colpittsa-Pierce'a z obwodem rezonansowym
c) Hartleya-Pierce'a z indukcyjnością
c) Hartleya-Pierce'a z indukcyjnością
d) Hartleya-Pierce'a z obwodem rezonansowym
d) Hartleya-Pierce'a z obwodem rezonansowym
Gdzie jest Chińczyk?
Gdzie jest Chińczyk?