Генератор импульсных сигналов реферат

Обновлено: 15.05.2024

Генераторы импульсных сигналов, или генераторы импульсов, предназначены для получения от источника питания постоянного напряжения электрических колебаний резко несинусоидальной формы, называемых релаксационными. Для таких колебаний характерно наличие участков сравнительно медленного изменения напряжения и участков, на которых напряжение изменяется скачкообразно. В этом случае закон изменения напряжения (тока) приближенно описывается функцией с разрывом первого рода.

Для импульсных генераторов характерно наличие внешней или внутренней положительной обратной связи, обусловливающей возможность их самовозбуждения и скоротечный (лавинообразный, регенеративный) процесс перехода активных элементов генератора из одного крайнего (закрытого, открытого) в другое (открытое, закрытое) состояние. Во время такого лавинообразного процесса происходит быстрое (скачкообразное) изменение напряжения (тока) на некоторых элементах генератора.

Импульсные генераторы делятся на генераторы прямоугольных, трапецеидальных, треугольных, пилообразных импульсов и импульсов некоторых других форм (рис. 1. ). В импульсной технике вычислительных устройств и устройств автоматики чаще всего используются генераторы прямоугольных и пилообразных импульсов, а также их разновидности, с разными соотношениями длительности импульсов и их фронтов - трапецеидальные и треугольные.

Импульсные генераторы могут работать в трех основных режимах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации.

Автоколебательные генераторы импульсов после самовозбуждения генерируют последовательность импульсов, параметры которых (амплитуда, частота повторения, длительность, скважность) определяются только параметрами элементов схемы генератора.

Ждущие (заторможенные) генераторы генерируют импульсы, период повторения которых определяется периодом повторения запускающих импульсов, а параметры каждого импульса (амплитуда, длительность, форма) зависят только от параметров схемы генератора.

В режиме синхронизации генератор вырабатывает импульсы, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала. Поэтому такие генераторы часто используются в качестве делителей частоты. Наряду с генераторами импульсов, вырабатывающими одну или две последовательности импульсов, находящихся в противофазе, применяются генераторы, предназначенные для получения нескольких импульсных последовательностей, сдвинутых по фазе друг относительно друга на некоторую произвольную величину, в общем случае не равную 180°. Такие генераторы называются генераторами многофазных импульсов или просто многофазными

Принцип построения генераторов импульсов основан на использовании усилителей-четырехполюсников с положительной обратной связью или двухполюсников, вольт-амперная характеристика которых имеет падающий участок, обусловливающий отрицательное дифференциальное сопротивление двухполюсника. При этом быстропротекающие (лавинообразные, регенеративные) процессы формирования фронта и среза импульсов определяются параметрами активного четырехполюсника или двухполюсника, а сравнительно медленные процессы, связанные с формированием длительности импульсов и паузы между импульсами (для автоколебательных генераторов импульсов), определяются в основном параметрами специально используемых времязадающих (хронирующих) цепей. В четырехполюсниках эти цепи служат одновременно элементами внешней положительной обратной связи и включаются между входами и выходами активных элементов, составляющих эти четырехполюсники. В качестве времязадающих можно использовать емкостно-резисторные или индуктивно-резисторные линейные формирующие цепи, линии задержки и колебательные контуры. В большинстве генераторов импульсов в качестве времязадающих используются RС- цепи, что объясняется их простотой и технологичностью изготовления. Индуктивно-резисторные цепи и колебательные LC-контуры используются существенно реже и в основном в генераторах импульсов на активных двухполюсниках, что объясняется плохой технологичностью катушек индуктивности.

Кроме времязадающих цепей, структура генераторов импульсов, как правило, содержит источник постоянного напряжения, пороговые элементы и ключи.

В однофазных генераторах (генераторах с одним выходом) времязадающая цепь используется для формирования, как импульса, так и паузы. В парафазных генераторах (генераторах с двумя взаимоинверсными выходами, импульсные последовательности на которых сдвинуты друг относительно друга на 180°) применяются две времязадающие цепи, одна из которых используется для формирования импульса на одном выходе и соответственно паузы на втором выходе, а вторая, наоборот, для формирования импульса на втором выходе и соответственно паузы на первом выходе.

Процессы, протекающие в однофазном генераторе, можно представить в следующем виде. Под действием источника питания происходит запасание энергии (заряд) времязадающей цепи. Когда напряжение на ней или ток, проходящий через нее, достигнет порогового значения, срабатывает пороговый элемент и ключ переходит из одного состояния в другое, противоположное первоначальному. Начинается перезаряд накопительного элемента времязадающей цепи и, когда величина заряда достигнет нового порогового значения, установившегося в момент изменения состояния ключа, схема возвращается в первоначальное состояние. После этого процесс повторяется.

В парафазных генераторах времязадающие цепи работают поочередно. В то время, как в одной из времязадающих цепей происходит изменение заряда, определяющее формирование импульса на первом выходе генератора и соответственно паузы на втором, накопительный элемент второй времязадающей цепи подготавливается к рабочему циклу в следующем такте работы. Когда заряд по первой времязадающей цепи достигает порогового значения, происходит опрокидывание схемы и начинается изменение заряда во второй времязадающей цепи, а первая в это время восстанавливает свое исходное состояние.

Различные типы генераторов отличаются друг от друга видами времязадающих цепей, пороговых и ключевых элементов, а также видами медленных переходных процессов во времязадающих цепях, от которых зависит длительность импульсов или их период следования. Эти переходные процессы можно разделить на следующие основные виды:

заряд предварительно разряженного конденсатора через резистор до порогового напряжения U_пор; остаточное (начальное) напряжение на конденсаторе при этом может быть как нулевым, так и отличным от нуля (рис. 5.1.1, а и б);

разряд предварительно заряженного конденсатора через резистор до порогового напряжения U_пор, величина которого близка к нулю, конденсатор при разряде стремится разрядиться до нулевого напряжения или перезарядиться до напряжения противоположного знака, но не перезаряжается, так как в момент уменьшения напряжения на нем до U_пор происходит изменение состояния схемы и на конденсаторе быстро восстанавливается первоначальное напряжение (рис. 5.1.1, в);

перезаряд конденсатора через резистор под действием напряжений Еи -Е (рис. 5.1.1, г); при этом в моменты, когда напряжение на конденсаторе достигает величины U_пор1илиU_пор2, происходит изменение состояния схемы и конденсатор подключается к источнику напряжения противоположного знака.

Так как переходные процессы во времязадающих цепях во всех рассмотренных случаях описываются дифференциальными уравнениями первого порядка, для определения длительности переходных процессов t_ии t_n можно пользоваться известным уравнением

(5.1)

где τ - постоянная времени времязадающей цепи; U (0) - напряжение на конденсаторе в момент коммутации; U ( ) - напряжение, к которому заряжается (или перезаряжается) конденсатор; U_nop - пороговое напряжение.

В качестве времязадающих цепей используются классические RС-цепи, изображенные на рис. 1.14, а, б, или мостовая цепь (рис. 5.1.2, а).

Мостовые времязадающие цепи применяются в генераторах повышенной стабильности, частота работы которых практически не зависит от изменения напряжения источника питания Е. В любой из обычных времязадающих цепей (рис. 5.1.1) при изменении Е величина t_и изменяется. В мостовой времязадающей цепи (рис. 5.1.2, б) при увеличении Е до величины Е'переходные процессы в точках а и б изменяются u΄_а (t) и и΄_б (t), однако момент их равенства t₁ остается прежним.

В зависимости от функционального назначения генераторы импульсов, применяемые в автоматике, можно подразделить на два основных класса: генераторы прямоугольных импульсов и генераторы пилообразных, или линейно изменяющихся импульсов.

Генераторы прямоугольных импульсов, в свою очередь, делятся на автоколебательные мультивибраторы (MB), ждущие мультивибраторы (ЖМВ), или одновибраторы (ОВ), и блокинг-генераторы (БГ) (автоколебательные и ждущие). В мультивибраторах используются положительные обратные связи через RС-цепи. Блокинг-генераторы отличаются тем, что в них обратные связи организуются с помощью импульсных трансформаторов, что обусловливает специфику их работы и область применения.

Генераторы пилообразных импульсов составляют особый класс устройств, отличающихся тем, что в своей структуре содержат стабилизаторы тока перезаряда накопительных элементов времязадающих цепей, для чего в их состав входят активные элементы, работающие в линейном режиме.

Генераторы меандровых последовательностей (формирующих последовательность импульсов с длительностью, равной длительности интервала между импульсами); Генераторы импульсов (импульсные генераторы) — это устройства для выработки импульсов определенной формы, амплитуды, длительности и скважности. Импульсные генераторы различных типов интенсивно развивались в радиотехнических системах и особенно… Читать ещё >

электроника и микроэлектроника: импульсная и цифровая электроника

Генераторы прямоугольных импульсов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Генераторы прямоугольных импульсов в общей классификации импульсных устройств

Генераторы импульсов (импульсные генераторы) — это устройства для выработки импульсов определенной формы, амплитуды, длительности и скважности.

Импульсные генераторы различных типов интенсивно развивались в радиотехнических системах и особенно в импульсных радиолокационных системах.

В настоящее время их широко применяют в радиоэлектронной аппаратуре, измерительной и вычислительной технике, системах передачи информации, технологических установках и бытовой технике.

Множество типов импульсных генераторов требует их упорядочения и классификации по различным признакам.

В зависимости от функционального назначения и формы вырабатываемых импульсов генераторы подразделяются на следующие классы:

генераторы прямоугольных импульсов;

генераторы линейно изменяющихся (пилообразных) напряжений (ГЛИН);

К генераторам прямоугольных импульсов относятся:

формирователи прямоугольных импульсов из импульсов произвольной формы или синусоидальных напряжений;

ждущие генераторы, которые срабатывают по подходящему импульсу;

автоколебательные генераторы (мультивибраторы, блокинг-гснсраторы и фантастроны);

генераторы меандровых последовательностей (формирующих последовательность импульсов с длительностью, равной длительности интервала между импульсами);

генераторы импульсных цифровых последовательностей ["https://referat.bookap.info", 12].

Генераторы видеоимпульсов могут использоваться для генерации (или модуляции) радиоимпульсов такой же формы с высокочастотным заполнением.

Высокочастотную импульсную модуляцию проводят по амплитуде, частоте или фазе.

Генераторы линейно изменяющихся напряжений подразделяют на следующие типы:

симметричные (симметричное линейное нарастание и убывание напряжения или тока);

несимметричные (медленное нарастание и быстрый возврат к исходному состоянию напряжения или тока);

со стабилизаторами тока;

с положительной обратной связью (ПОС);

отрицательной обратной связью.

Симметричные генераторы пилообразных напряжений применяют для модуляции частоты в радиовысотомерах, а несимметричные — для развертки в электронно-лучевых трубках осциллографов, телевизоров, экранов радиолокаторов и т. п.

Генераторы функций делятся на аналоговые и цифровые и используются в различных вычислительных устройствах.

Каждый из рассмотренных типов генераторов может быть выполнен на различной элементной базе: электронных лампах, транзисторах, логических элементах, триггерах, оптронах и т. п. Конкретное исполнение определяется в основном функциональным назначением устройства и уровнем развития элементной базы. На первых этапах создания импульсных устройств использовались электронные лампы, теперь — транзисторы, тиристоры, симисторы, оптроны, логические элементы и триггеры в интегральном исполнении, а также специализированные микросхемы.

Целью данной работы является разработка формирователя импульсных последовательностей.

Импульсная техника — область техники, исследующая, разрабатывающая и применяющая методы и технические средства генерирования (формирования), преобразования и измерения электрических импульсов. В ней также исследуют и анализируют процессы, возникающие при воздействии электрических импульсов на различные электрические цепи, устройства и объекты.

При импульсном режиме электронные устройства подвергаются воздействию электрических сигналов не непрерывно (в течение всего времени работы устройства), а прерывисто. При этом прерывистая структура импульсных сигналов составляет принципиальную основу полезных функций устройства, работающего в импульсном режиме.

Импульсные сигналы различаются по амплитуде и длительности импульсов, частоте их следования. В импульсной технике часто применяют импульсные сигналы с частотным заполнением от десятков герц до десятков гигагерц.

В импульсной технике проявляется тенденция к укорочению импульсов и увеличению частоты их следования, стремлением повысить эффективность электронных устройств, разрешающую способность (например, радиолокаторов) или быстродействие (в ЭВМ).

Иногда более важно отношение длительности паузы между импульсами к длительности импульса (скважность), которое в цифровой автоматике обычно не превышает 10, в радиосвязи — порядка 10 — 100, в радиолокации колеблется от 100 до 10000. При воздействии импульсов электрического тока или напряжения на цепь, обладающую свойством запасать энергию, возникают переходные процессы, значение которых в импульсной технике весьма велико.

Качество электрической энергии

. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО СТАНДАРТА НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ГОСТ 13109-97 “Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения” (далее ГОСТ) устанавливает показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и .

Для получения импульсов различной формы, функционального преобразования импульсных сигналов, селекции импульсов по тому или иному признаку, а также для выполнения логических операций над ними служат типовые импульсные логические схемы

К ним относятся линейные устройства формирования импульсов, преобразования формы импульсов, амплитуды, полярности и временного положения (формирующие линии, дифференцирующие и интегрирующие цепи, импульсные трансформаторы и усилители, электромагнитные и ультразвуковые линии задержки); нелинейные устройства преобразования импульсов и переключения цепей (ограничители, фиксаторы уровня, пик-трансформаторы, магнитные генераторы импульсов, электронные ключи и другие); регенеративные спусковые схемы, и генераторы импульсов (пересчётные схемы, триггеры, мультивибраторы, блокинг-генераторы); импульсные делители частоты повторения; электронные генераторы линейно-изменяющегося тока и напряжения; селекторы импульсов; логические схемы и специальные устройства обработки импульсных сигналов (кодирующие и декодирующие устройства, дешифраторы, регистры, матрицы, элементы памяти ЭВМ).

Формирователь импульсных последовательностей можно реализовать различными способами: на логических элементах, регистрах, дешифраторах, мультиплексорах. Рассмотрим каждый из данных способов и выберем оптимальный.

Простейший и наименее затратный с точки зрения количества аппаратных средств способ построения — при помощи логических элементов. Суть его заключается последовательность на языке алгебры логики может быть определена системой из тридцати булевых выражений с пятью неизвестными. Упрощая её любыми известными способами (например, картами Карно), получаем логическую формулу, схемно реализуя которую (в целях унификации можно использовать ИМС логических элементов) получаем устройство, способное формировать необходимую последовательность.

Основным недостатком данного схемного решения является невозможность формирования произвольной последовательности. Полагая основной инженерной задачей разработку устройства, не только удовлетворяющего критериям оптимизации, но и универсального, перспективного, способного решать более широкий спектр задач, нежели предполагается, стоит признать схему формирователя на логических элементах неудачной. Если бы он являлся частью более сложной системы, то можно было пожертвовать универсальностью отдельных компонентов в угоду общей эффективности, но так как в техническом задании об этом ничего не говорится, считаю использование данного способа построения неуместным. Также замечу, что современные формирователи не только поддерживают загрузку произвольной последовательности, но и содержат буферное ОЗУ большого объёма (порядка двух тысяч слов по 32 разряда) по каждому каналу передачи. Число активных линий и вид передаваемой информации по каждой линии задаётся программно.

Проектирование Цифрового устройства

Достаточно прост способ построения с использование регистров. Суть его заключается в следующем. В кольцевой тридцатиразрядный регистр, собранный на базе ИМС D-триггеров, параллельным вводом записывается необходимая двоичная комбинация. Далее подачей импульсов заданной частоты на синхровход регистра осуществляется последовательный сдвиг слова вправо. Так как регистр является кольцевым, то информация с последнего триггера записывается в первый. Таким образом, в регистре осуществляется бесконечная циркуляция двоичного слова. Снимая информацию с одного из триггеров, образующих регистр, получаем искомую импульсную последовательность. Основными достоинствами данного схемного решения являются простота, возможность загрузки произвольной последовательности, отсутствие необходимости подсчёта импульсов (иными словами, можно обойтись без счётчика).

Тем не менее, схема требует большого количества аппаратных средств (тридцать D-триггеров для каждой последовательности) и в случае возникновения ошибки, последняя будет циркулировать в системе до тех пор, пока последовательность в регистре не будет полностью перезаписана. Отсюда заключаю, что использование устройств с памятью в качестве формирователей нерационально.

Довольно удачной является схема построения при помощи дешифраторов. Суть её состоит в следующем. Путём каскадирования собирается дешифратор необходимой разрядности, на входы которого подаётся импульсы от счётчика. Таким образом, на выходах дешифратора последовательно появляется высокий уровень. Выходы, номер которых соответствует номеру элемента последовательности, содержащего логическую единицу, подключаются к многовходовому дизъюнктору, на выходе которого получаем искомую импульсную последовательность.

Основными достоинствами схемы является относительно небольшое количество аппаратных средств и возможность загрузки произвольной комбинации путём переключения входов дизъюнктора. Поэтому будем собирать формирователь импульсных последовательностей на дешифраторах с инверсными выходами, вместо дизъюнкторов используя конъюнкторы. Суть схемы заключается в том, что адресные выходы дешифратора необходимой разрядности, полученного путём каскадирования реально существующих дешифраторов, подключаются к конъюнкторам с инверсией на выходе; снимаем требуемую импульсную последовательность.

Разработка разрабатываемого устройства, определение входных и выходных сигналов

На вход устройства от генератора подаются прямоугольные импульсы с частотой 15 килогерц и амплитудой 12 вольт. Из входных импульсов на счетчике путём деления образуется пять выходов, состояние на которых будет соответствовать номеру текущего импульса. Сигналы со счётчика поступают в формирователь, на котором появляется высокий или низкий уровень (в зависимости от выходной комбинации счётчика и загруженной последовательности).

Тридцатым разрядом счетчик обнуляется, устройство начинает работать заново. Структурная схема устройства представлена в приложении 1.

Графическое представление алгоритма работы

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (2)

. размыкать вторичную обмотку трансформатора тока под нагрузкой. Высокое напряжение опасно для персонала и, кроме того, может привести к повреждению изоляции трансформатора тока. Из-за насыщения . токовые обмотки варметров, ваттметров, счётчиков активной и реактивной энергии, токовые цепи релейной защиты и автоматики. Трансформатор тока является источником тока, следовательно, вторичная обмотка .

Разработка функциональной схемы

Разработка генератора тактовых импульсов.

Генератор с самовозбуждением — электрическая цепь, в которой происходит преобразование энергии источника питания постоянного напряжения в энергию периодических электрических колебаний, называется — автогенератором.

Автогенератор вырабатывает электрические колебания, поддерживающиеся подачей по цепи положительной обратной связи части переменного напряжения с выхода автогенератора на его вход. Это будет обеспечено тогда, когда нарастание колебательной энергии будет превосходить потери. При этом амплитуда начальных колебаний будет нарастать.

Такие системы называют автоколебательными системами, а генерируемые ими колебания — автоколебаниями. В них генерируются стационарные колебания, частота и форма которых определяются свойствами самой системы.

По форме выходного напряжения:

1. Генераторы импульсных колебаний:

-ГПН (генератор постоянного напряжения);

-ГЛИН (генератор линейно изменяемого напряжения);

2. Генераторы синусоидальных колебаний:

-с кварцевой стабилизацией.

-маломощные (до 1 Вт);

Примеры похожих учебных работ

Стабилизатор напряжения импульсный

. мощности, рассеиваемой на регулирующем транзисторе, намного меньше, чем при его работе в непрерывном режиме. Поэтому импульсные стабилизаторы напряжения по сравнению с непрерывными имеют более высокий КПД и, при .

Импульсная и цифровая техника

. . Коэффициент скважностью время-импульсный В схемах импульсной техники для обработки и преобразования информации широко применяют . Мультивибраторы относятся к классу узлов импульсной техники, предназначенных для генерирования периодической .

Автоматизация процедуры включения синхронного генератора на параллельную работу с .

. больше интересует способ точной автоматической синхронизации (ТАС), который обеспечивает процесс включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью при меньших ударных токах, то рассматривать будем только устройства, реализующие .

Цифровые устройства автоматики

. логической задачи, которую может решать КС в цифровом устройстве. По функциональному признаку можно сформировать следующие группы . и т.п. Основным инструментом анализа и синтеза цифровых устройств всех уровней является алгебра логики. Алгебру логики .

Измерительные сигналы

. параметров которого функционально связан с измеряемой физической величиной. Такой параметр называют информативным. Измерительный сигнал ? это сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой физической величине. Основные понятия, термины и .

В данной курсовой работе необходимо рассмотреть общее понятие генератора, виды генераторов импульсных сигналов, принципы их построения и работы, формулы вычисления определенных узлов, а также структурные схемы генераторов.

Классификация генераторов выполняется по ряду признаков: форме колебаний, их частоте, выходной мощности, назначению, типу используемого активного элемента, виду частотно-избирательной цепи обратной связи и др. По назначению генераторы делят на технологические, измерительные, медицинские, связные. По форме колебаний их делят на генераторы гармонических и негармонических (импульсных) сигналов.

Генератор является нелинейным устройством, которое преобразует энергию постоянного напряжения от источников питания в энергию колебаний.

Функционирование генератора можно разделить на два этапа: этап возбуждения генератора и этап стационарного режима.

Электронным генератором сигналов называют устройство, посредством которого энергия сторонних источников питания преобразуется в электрические колебания требуемой формы, частоты и мощности. Электронные генераторы входят составной частью во многие электронные приборы и системы. Так, например, генераторы гармонических или других форм колебаний используются в универсальных измерительных приборах, осциллографах, микропроцессорных системах, в различных технологических установках и др. В телевизорах генераторы строчной и кадровой разверток используются для формирования светящегося экрана.

По выходной мощности генераторы делят на маломощные (менее 1 Вт), средней мощности (ниже 100 Вт) и мощные (свыше 100 Вт).

По частоте генераторы можно разделить на следующие группы: инфранизкочастотные (менее 10 Гц), низкочастотные (от 10 Гц до 100 кГц), высокочастотные (от 100 кГц до 100 МГц) и сверхвысокочастотные (выше 100 МГц).

Рабочие режимы генераторов

. предназначен для отдачи в нагрузку заданной мощности сигнала при высоком кпд и минимальном . Их используют для работы в.цепях постоянного тока и импульсных режимах. Эти конде Воздушные . низких частот — металлическим, звенящим. Звуковые колебания, слышимые ухом человека, находятся в преде . назначению транзисторы в радиоэлектронных схемах делят: на двухпереходные биполярные (усилительные, импульсные; .

По используемым активным элементам генераторы делят на ламповые, транзисторные, на операционных усилителях, на туннельных диодах, или динисторах, а по типу частотно-избирательных цепей обратной связи — на генераторы LC-, RC- и RL-типа. Кроме того, обратная связь в генераторах может быть внешней или внутренней.

1.2 Принципы построения генераторов

Генератор является нелинейным устройством, которое преобразует, как уже сказано, энергию постоянного напряжения от источников питания в энергию колебаний. Обобщенная структурная схема генератора с внешней обратной связью приведена на рисунке 1. Она содержит усилитель с коэффициентом усиления К*, частотно-избирательную цепь положительной обратной связи с коэффициентом передачи β и цепь отрицательной обратной связи с коэффициентом передачи т.

Рисунок 1 – Обобщенная структурная схема генератора (а) и процесс установления колебаний в генераторе (б)

Функционирование генератора можно разделить на два этапа: этап возбуждения генератора и этап стационарного режима. На этапе возбуждения колебаний в генераторе появляются колебания и амплитуда их постепенно нарастает. На втором этапе амплитуда колебаний стабилизируется и генератор переходит в стационарный режим. Форма колебаний на обоих этапах показана на рисунок 1 б.

На этапе возбуждения колебаний основную роль играет цепь положительной обратной связи. Эта цепь определяет условие возбуждения колебаний, их частоту и скорость нарастания амплитуды. После возникновения колебаний их амплитуда нарастает до тех пор, пока действие нелинейной отрицательной обратной связи не ограничит их рост [2, c.237].

Поскольку на этапе возбуждения цепь отрицательной обратной связи не работает, рассмотрим более простую схему генератора, изображенную на рисунке 2 а. Цепь положительной обратной связи обычно выполняется на пассивных элементах и потому имеет потери. Затухание сигнала в цепи обратной связи компенсируется усилением, которое обеспечивает усилитель У. Рассмотрим условия, при которых в схеме, приведенной на рисунке 2 а могут возникнуть колебания.

При включении питания в схеме возникают колебания, обусловленные нестационарными процессами — зарядом емкостей и индуктивностей, переходными процессами в транзисторах или ОУ. Эти колебания поступают на вход усилителя в виде сигнала U _BX и, пройдя усилитель, появляются на его выходе в виде сигнала U _вых= U _BXK. С выхода усилителя колебания через цепь положительной обратной связи вновь поступают на вход усилителя, поэтому

U _вых= U _BXβ или U _вых= U _BX(1- K β) , (1)

где К — комплексное значение коэффициента усиления, β — передача цепи обратной связи.

Рисунок 2 – Структурная схема генератора без отрицательной обратной связи (а) и форма выходного напряжения и начальной стадии возбуждения колебаний (б)

Генераторы электрических колебаний

. усилитель — цепь обратной связи происходит самовозбуждение генератора. Напряжение на выходе усилителя будет расти до тех пор, пока генератор не перейдет в стационарный режим генерации. Определим условия, необходимые для возникновения в генераторе гармонических колебаний. .

Из уравнения (1) следует, что напряжение на входе усилителя, а следовательно, и на его выходе может иметь конечное значение только при выполнении условия:

1 – Kβ = 0, откуда находим условие возбуждения колебаний:

где произведение Kβ называется петлевым усилением усилителя с обратной связью [2, c.238].

Условие возникновения колебаний (2) распадается на два условия, которые принято называть условиями баланса амплитуд и фаз:

Первое из условий (2) означает, что в стационарном режиме полное петлевое усиление на рабочей частоте генератора должно быть равно единице, т. е. модуль коэффициента усиления усилителя должен быть равен модулю обратной величины коэффициента передачи звена положительной обратной связи │К│ =

=│β -1 │. Иначе говоря, насколько сигнал ослабляется при передаче через цепь обратной связи β, настолько же он должен усиливаться усилителем.

Если коэффициент усиления усилителя │К│ -1 │, то колебания в схеме генератора будут затухающими, и наоборот, при │К│ > │β -1 │ колебания будут нарастающими, как показано на рисунке 2 б. Для точного выполнения условия баланса амплитуд в схему генератора вводится отрицательная обратная связь, посредством которой изменяется петлевое усиление усилителя. Возможны различные способы регулирования петлевого усиления: изменением коэффициента усиления усилителя, изменением коэффициента передачи цепи положительной обратной связи, изменением коэффициента передачи цепи отрицательной обратной связи. В качестве элементов, регулирующих петлевое усиление, используются или пассивные нелинейные элементы: термисторы, варисторы, позисторы, лампы накаливания и др. или транзисторы в режиме регулируемого сопротивления [2, c.239].

Второе условие (3), называемое условием баланса фаз, означает, что полный фазовый сдвиг в замкнутом контуре генератора должен быть равен 2nπ , где п — любое целое число. Условие баланса фаз позволяет определить частоту генерируемых колебаний. Если условие баланса фаз выполняется только на одной частоте, то при выполнении условия баланса амплитуд колебания будут гармоническими. Если условие баланса фаз выполняется для ряда частот, то колебания будут негармоническими.

Кроме рассмотренных генераторов с внешней обратной связью, существуют генераторы с внутренней обратной связью, у которых положительная обратная связь обусловлена устройством используемого активного элемента. К таким элементам относятся некоторые типы полупроводниковых диодов, имеющих участки с отрицательным сопротивлением: динисторы, тиристоры, туннельные диоды, а также электронные лампы с вторичной эмиссией. В таких генераторах отрицательное сопротивление активного элемента используется для компенсации положительного сопротивления потерь в пассивных элементах. Эти генераторы могут использоваться как при синусоидальной форме выходного напряжения, так и при негармонических выходных напряжениях. Для формирования гармонических напряжений в таких генераторах обычно используются различные резонансные контуры.

Генератор звуковых частот

. при самых низких частотах — до нескольких десятков мин. Мощность на выходе свип-генерат 1—10 мвт. Задающий генератор, генератор с самовозбуждением высокочастотных колебаний в . которые работаю с сигналами с различными частотами, за которыми необходимо измерительное устройство, которое будет анализировать эти частоты. Аналитический обзор Измеримтельный генерамтор (генератор сигналов, от лат. .

В генераторах гармонических сигналов цепь положительной обратной связи выполняется таким образом, чтобы условие баланса фаз выполнялось на одной единственной частоте, на которой также выполняется условие баланса амплитуд.

Наиболее распространенными генераторами гармонических сигналов являются генераторы, в которых цепь положительной обратной связи выполнена на последовательных или параллельных резонансных контурах, на фазосдвигающих RC – или RL – цепях .

2 ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

2.1 Генераторы импульсных сигналов

Наиболее распространены генераторы прямоугольных и линейно изменяющихся (пилообразных) импульсов напряжения.

Генераторы импульсных сигналов (импульсные генераторы) могут работать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем или синхронизации.

В автоколебательном режиме генераторы непрерывно формируют импульсные сигналы без внешнего воздействия. В ждущем режиме генераторы формируют импульсный сигнал лишь по приходе внешнего (запускающего) сигнала. В режиме синхронизации генераторы вырабатывают импульсы напряжения, частота которых равна или кратна частоте синхронизирующего сигнала.

Рассмотрим некоторые из генераторов импульсных сигналов.

2.2 Генераторы прямоугольных импульсов

Генераторы прямоугольных импульсов делятся на мультивибраторы и блокинг-генераторы. И те и другие могут работать как в автоколебательном, так и в ждущем режимах.

Рассмотрим вначале автоколебательные мультивибраторы.

Примеры похожих учебных работ

Генератор гармонических колебаний на операционных усилителях

. все выше написанное и то, что необходимо выполнить генератор гармонических колебаний с частотой f г = 8 кГц. в . насыщении усилителя. На практике форма автоколебаний такого генератора может отличаться от синусоиды. Это объясняется тем, что необходимый .

Генератор звуковых частот

. низких частотах — до нескольких десятков мин. Мощность на выходе свип-генерат 1—10 мвт. Задающий генератор, генератор . непрестанное движение), генератор качающейся частоты, генератор измерительный, на выходе которого частота электрических колебаний .

Преобразователи сигналов

. DA1 и Кодовый модулятор. Преобразователь двоичного кода в напряжение переменного тока в модуляторе (рис. 7.15) построен на транзисторных ключах, которые подключают сигнал Транзисторный выключатель. Устройство (рис .

Генераторы электрических колебаний

. колебаний в общем случае отличается от синусоидальной и тем меньше, чем выше добротность колебательного контура. Генераторы на туннельных диодах могут работать на . в случае положительной обратной связи в линейном режиме. При этом нелинейные искажения .

Информатика программирование : Генератор электрических колебаний высокой частоты

. следующие сдвиги фаз. Сдвиг фаз на угол ψ1=π, создаваемый усилительным элементом (например, транзистор при его включении по схеме . В момент включения источника питания во всех цепях генератора проходят кратковременные импульсы токов. Так как одиночный .

Читайте также: