Решение курсовой по электротехнике

Генераторы синусоидальных колебаний

Любой генератор состоит из усилителя и цепи положительной обратной связи. Структурная схема генератора представлена на рис. 14.12.

Рис. 14.12

За счет влияния цепи обратной связи на делитель на его выходе появляется напряжение даже при отсутствии напряжения на входе, т.е. происходит самовозбуждение делителя и превращение его в генератор.

Чтобы на выходе генератора получить периодические колебания заданной частоты, в цепь его обратной связи необходимо включить колебательный контур, настроенный на данную частоту. В зависимости от состава элементов контура автогенераторы бывают LC и RC-типов (рис. 14.13).

а)  б)

Рис. 14.13

Электронные усилители и генераторы Назначением усилителя как электронного устройства является увеличение мощности сигнала за счет энергии источника питания. В зависимости от формы электрических сигналов усилители разделяют на: усилители непрерывных сигналов, называемые усилителями постоянного тока; усилители сигналов с гармоническим несущим процессом, которые называют усилителями переменного тока; усилители импульсных сигналов – импульсные усилители. Из усилителей переменного тока выделяют узкополосные, или избирательные, усиливающие только одну гармоническую составляющую из ряда гармоник несинусоидального периодического тока. Импульсные усилители являются широкополосными.

Усилители на микросхемах В настоящее время многокаскадные усилители переменного тока с RC-связью выполняют на основе интегральных микросхем. Они состоят, как правило, из нескольких (не менее двух) каскадов. Полоса пропускания частот таких усилителей находится в пределах от 200 Гц до 100 кГц.

Электронные коммутирующие элементы и устройства Электронные ключи Для выполнения различных коммутаций в устройствах автоматики и вычислительной техники, включения и выключения элементов, источников питания используют электронные ключи.

Коммутационные схемы В сложных устройствах автоматического управления процессами для контроля большого числа параметров и различных переключений наряду с электронными ключами используют более сложные устройства, называемые коммутационными схемами. Примером такой схемы является интегральная схема управления впрыском топлива и зажигания двигателей внутреннего сгорания автомобилей (СУВЗ).

Логический элемент – это электронная схема, которая имеет один или больше входов X, реализующая на каждом выходе соответствующую логическую функцию Y от входных переменных. Логические элементы являются важнейшей составной частью устройств цифровой (дискретной) обработки информации – цифровых измерительных приборов, устройств автоматики и ЭВМ. Логические элементы, как правило, выполняют на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме. В связи с этим цифровая информация представляется в виде логической переменной, принимающей всего два различных значения: логическая 1 – истинно и логический 0 – ложно.

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи При использовании логических и цифровых устройств в системах автоматизированного управления возникает проблема связи их с различными электронными преобразователями входных сигналов и исполнительными механизмами, у которых в большинстве случаев информация представлена в аналоговой форме в виде различных уровней напряжения и тока

Микропроцессор (МП) – программируемое электронное устройство, которое предназначено для обработки информации, представленной в цифровом коде, и управления процессом этой обработки. Микропроцессоры изготовляют по интегральной технологии. Они представляют собой одну или несколько БИС

Схема LC -генератора (рис.14.13 а) объединяет однокаскадный делитель на транзисторе VT и колебательный контур LC, включенный в цепь положительной обратной связи генератора. Подбором L и C устанавливают требуемую частоту колебаний .

После включения источника питания  в контуре LC возникают колебания и переменный ток базы  усиливается транзистором. Протекающий через катушку ток коллектора  создает на ней падение напряжения, которое в противофазе (вследствие встречного включения катушек  и ) за счет индуктивной связи между катушками подается в колебательный контур. Амплитуда колебаний постепенно возрастает до определенного значения (насыщения транзистора) и в дальнейшем не изменяется.

Недостатком рассмотренной схемы генератора является большое влияние температуры на амплитуду и частоту вырабатываемых напряжений. Поэтому часто эти схемы дополняют элементами, стабилизирующими параметры генерируемых напряжений.

Для получения периодических напряжений низкой частоты (от долей герца до нескольких килогерц) целесообразно в генераторе вместо LC контура использовать RC-цепь (рис. 14.13 б).

Эта замена упрощает конструкцию и снижает массу генератора. В отличие от LC-генератора в этой схеме положительная обратная связь образована частотно-зависимой RC-цепью. Если выходное напряжение генератора, снимаемое с коллектора транзистора, подать непосредственно на вход усилителя (на базу транзистора), то создается отрицательная обратная связь.

Чтобы получить одинаковые фазы выходного и входного напряжений, необходимо напряжение на RC-цепи сдвинуть на 180°. Это осуществляют тремя RC-элементами, каждый из которых позволяет получить фазовый сдвиг на 60°. Несмотря на усложнение схемы генератора, она проста в реализации, особенно для низких частот, так как не требует индуктивных катушек, имеющих большие габариты и массу.

Мультивибраторы

Генератор, представляющий собой двухэлементный усилитель с емкостной связью, выход которого соединен с входом, называют мультивибратором.

Мультивибраторы бывают симметричные, если транзисторы VT1 и VT2 (рис. 14.14) и аналогичные элементы схемы каждого усилителя одинаковы, и несимметричным, если эти условия не выполняются.

 Рис. 14.15

Транзисторы в данной схеме работают в ключевом режиме. Мультивибратор может иметь два состояния равновесия. В одном из них транзистор VT1 полностью открыт, а транзистор VT2 закрыт (состояние отсечки). В другом –наоборот, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт (режим насыщения). Каждое из этих состояний неустойчиво Когда отрицательный потенциал базы закрытого транзистора при зарядке соответствующего конденсатора достигает потенциала источника питания, равновесие нарушается, закрытый транзистор открывается, а открытый, наоборот, закрывается. Мультивибратор переходит в новое состояние равновесия. Временная диаграмма работы мультивибратора показана на рис. 14.15.

Мультивибраторы, работающие в автоколебательном режиме, используют в электронных устройствах в качестве задающих генераторов и делителей частоты.

Широкое распространение получили мультивибраторы, построенные на основе интегральных операционных усилителей и компараторов. Они характеризуются сравнительно высокой стабильностью работы.

  Простейшая схема мультивибратора на основе ОУ показана на рис. 14.16.

Мультивибратор охвачен обратной связью через делитель R1, R2, а времязадающая RC-цепь подключена к инвертирующему вводу. Амплитуда выходного сигнала и длительность импульсов данной схемы зависит от напряжения источника питания и температуры. Эти недостатки можно исключить, дополнив схему диодным ограничителем на стабилитронах.

Рис. 14.16


 


На главную