Elektronik jeneratörler

Jeneratörler, bir doğru akım kaynağının enerjisini, gerekli frekans ve gücün çeşitli biçimleriyle alternatif akım enerjisine (elektromanyetik salınımlar) dönüştüren elektronik cihazlardır.

Radyo yayıncılığında, tıpta, radarda kullanılan elektronik jeneratörler, analogdan dijitale dönüştürücülerin, mikroişlemci sistemlerinin vb. bir parçasıdır.

Çalışma hızını belirleyen dahili veya harici jeneratörler olmadan hiçbir elektronik sistem tamamlanmış sayılmaz. Jeneratörler için temel gereksinimler — titreşim frekansının kararlılığı ve daha fazla kullanım için onlardan sinyalleri çıkarma yeteneği.

Elektronik jeneratörlerin sınıflandırılması:

1) çıkış sinyallerinin biçimine göre:

— sinüzoidal sinyaller;

— dikdörtgen sinyaller (multivbratörler);

— doğrusal olarak değişen voltaj sinyalleri (KİL) veya bunlar aynı zamanda testere dişli voltaj üreteçleri olarak da adlandırılır;

— özel şekil işaretleri.

2) üretilen salınımların frekansından (şartlı olarak):

— düşük frekans (100 kHz'e kadar);

— yüksek frekans (100 kHz'in üzerinde).

3) uyarma yöntemiyle:

— bağımsız (harici) uyarma ile;

- kendi kendini uyarma ile (otojeneratörler).

Otomatik jeneratör - harici bir etki olmaksızın, enerji kaynaklarının enerjisini sürekli titreşime, örneğin bir titreşim devresine dönüştüren, kendi kendini uyaran bir jeneratör.

Şekil 1 — Jeneratörün blok diyagramı

Elektronik jeneratör devreleri (Şekil 1), amplifikatörlerle aynı şemalara göre inşa edilmiştir, yalnızca jeneratörlerin giriş sinyali kaynağı yoktur, pozitif geri besleme sinyali (PIC) ile değiştirilir. Size geri beslemenin, çıkış sinyalinin bir kısmının giriş devresine aktarılması olduğunu hatırlatırız. Gerekli dalga formu, geri besleme döngü yapısı tarafından sağlanır. Salınım frekansını ayarlamak için OS devreleri, LC veya RC devreleri üzerine kuruludur (frekans, kapasitörün yeniden şarj olma süresini belirler).

PIC devresinde üretilen sinyal, yükselticinin girişine uygulanmakta, bir K faktörü ile yükseltilmekte ve çıkışa gönderilmektedir. Bu durumda, çıkıştan gelen sinyalin bir kısmı, jeneratörün çıkış sinyalinin sabit bir genliğinin korunmasına izin verecek bir K faktörü ile zayıflatıldığı PIC devresi aracılığıyla girişe geri döndürülür.

Bağımsız harici uyarıma sahip osilatörler (seçici amplifikatörler), girişi bir osilatörün elektrik sinyali olan karşılık gelen kısmi aralığa sahip güç amplifikatörleridir. Bunlar. sadece belirli bir frekans bandı yükseltilir.

RC jeneratörleri

Düşük frekanslı jeneratörler oluşturmak için, genellikle bir PIC devresi gibi işlemsel yükselteçler kullanılır, belirli bir sinüzoidal salınım frekansı f0 sağlamak için RC devreleri kurulur.

RC devreleri, frekans filtreleridir; sinyalleri belirli bir frekans aralığında ileten ve yanlış aralığa geçmeyen cihazlardır.Bu durumda, geri besleme döngüsü yoluyla amplifikatör, amplifikatörün girişine geri beslenir, bu da yalnızca belirli bir frekans veya frekans bandının yükseltildiği anlamına gelir.

Şekil 2, ana frekans filtresi türlerini ve bunların frekans yanıtını (AFC) göstermektedir. Frekans tepkisi, filtrenin bant genişliğini frekansın bir fonksiyonu olarak gösterir.

Şekil 2 - Frekans filtresi türleri ve bunların frekans yanıtı

Filtre türleri:

— alçak geçiren filtreler (LPF);

— yüksek geçiren filtreler (HPF);

— bant geçiren filtreler (BPF);

— engelleme frekansı filtreleri (FSF).

Filtreler, üzerinde veya altında sinyalde keskin bir zayıflamanın olduğu bir kesme frekansı fc ile karakterize edilir.Geçiş bantları ve reddetme filtreleri ayrıca IFP (geçmeyen RFP) bant genişliği ile karakterize edilir.

Şekil 3, sinüzoidal bir jeneratörün bir diyagramını göstermektedir. Gerekli kazanç, R1, R2 dirençlerinin OOS devresi kullanılarak ayarlanır. Bu durumda PIC devresi bir bant geçiren filtredir. Rezonans frekansı f0, aşağıdaki formülle belirlenir: f0 = 1 / (2πRC)

Üretilen salınımların frekansını stabilize etmek için, frekans ayarlama devresi olarak kuvars rezonatörler kullanılır. Bir kuvars rezonatörü, bir kuvars tutucuya monte edilmiş ince bir mineral plakadır. Bildiğiniz gibi, kuvars piezoelektrik etki, bu da onu elektriksel salınım devresine eşdeğer ve rezonans özelliklerine sahip bir sistem olarak kullanmayı mümkün kılar. Kuvars plakaların rezonans frekansları, birkaç kilohertz ile binlerce MHz arasında değişir ve frekans kararsızlığı tipik olarak 10-8 mertebesinde ve altındadır.

Şekil 3 - Bir RC sinüs dalga üretecinin şeması

Multivibratörler elektronik jeneratörlerdir kare dalga sinyalleri.

Çoğu durumda multivibratör, bir darbe veya dijital eylem sistemindeki sonraki düğümler ve bloklar için tetikleyici giriş darbeleri üreten bir ana osilatörün işlevini yerine getirir.

Şekil 4, bir IOU tabanlı simetrik multivibratörün bir diyagramını göstermektedir. Simetrik — dikdörtgen bir darbenin darbe süresi, duraklama süresi tpause = tpause'a eşittir.

IOU, tüm frekanslarda eşit şekilde hareket eden bir R1, R2 devresi olan pozitif geri besleme ile kaplıdır. Saptırma yapmayan girişteki voltaj sabittir ve R1, R2 dirençlerinin direncine bağlıdır. Multivibratörün giriş voltajı, RC devresi aracılığıyla OOS kullanılarak üretilir.

Şekil 4 - Simetrik bir multivibratörün şeması

Çıkış voltajı seviyesi + Usat'tan -Us'a değişir ve bunun tersi de geçerlidir.

Çıkış gerilimi Uout = + Usat ise kondansatör şarj olur ve evirici girişe etki eden Uc gerilimi katlanarak artar (Şekil 5).

Un = Uc eşitliği ile, Uout = -Us çıkış geriliminde kapasitörün aşırı yüklenmesine yol açacak keskin bir değişiklik olacaktır. -Un = -Uc eşitliğine ulaşıldığında Uout'un durumu tekrar değişecektir. İşlem tekrarlanır.

Şekil 5 — Multivibratör çalışması için zamanlama diyagramları

RC devresinin zaman sabitinin değiştirilmesi, bir değişikliğe neden olur kapasitörün şarj ve deşarj süresive dolayısıyla multivibratörün salınım frekansı. Ek olarak, frekans PIC parametrelerine bağlıdır ve aşağıdaki formülle belirlenir: f = 1 / T = 1 / 2t ve = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

t ve ≠ tp için asimetrik dikdörtgen salınımlar elde etmek gerekirse, kapasitörün farklı devrelerde farklı zaman sabitleriyle yeniden şarj edildiği asimetrik multivibratörler kullanılır.

Tek bir vibratör (bekleyen multivibratörler), girişte kısa bir tetikleme darbesine maruz kaldığında gerekli sürenin dikdörtgen bir voltaj darbesini oluşturmak üzere tasarlanmıştır. Monovibratörlere genellikle elektronik zaman geciktirme röleleri denir.

Teknik literatürde daha fazlası var. tek atışın adı bekleyen multivibratördür.

Bir monovibratör, tetik darbesi uygulanmadan önce içinde bulunduğu denge olan bir uzun süreli sabit duruma sahiptir. İkinci olası durum geçici olarak kararlıdır. Univibratör, bir tetik darbesinin etkisi altında bu duruma girer ve sınırlı bir süre içinde kalabilir tv, ardından otomatik olarak ilk durumuna döner.

Tek atışlı cihazlar için temel gereksinimler, çıkış darbesinin süresinin kararlılığı ve başlangıç ​​durumunun kararlılığıdır.

Doğrusal voltaj üreteçleri (KİL), doğrusal olarak değişen (testere dişi darbeleri) periyodik sinyaller oluşturur.

Testere dişi darbeleri, çalışma vuruşunun süresi tp, geri dönüş vuruşunun süresi ve Um genliği ile karakterize edilir (Şekil 6, b).

Zamana doğrusal bir voltaj bağımlılığı oluşturmak için, çoğunlukla sabit akımlı bir kapasitörün şarjı (veya deşarjı) kullanılır. CLAY'in en basit şeması şekil 6, a'da gösterilmiştir.

Transistör VT kapatıldığında, kapasitör C2, direnç R2 aracılığıyla Up güç kaynağı tarafından şarj edilir. Bu durumda kapasitördeki ve dolayısıyla çıkıştaki voltaj doğrusal olarak artar.Tabana pozitif bir darbe geldiğinde, transistör açılır ve kapasitör, çıkış voltajının hızlı bir şekilde sıfıra düşürülmesini sağlayan düşük direnci aracılığıyla hızla boşalır ve bunun tersi de geçerlidir.

CLAY, CRT'lerdeki ışın tarama cihazlarında, analogdan dijitale dönüştürücülerde (ADC'ler) ve diğer dönüştürme cihazlarında kullanılır.

Şekil 6 — a) Doğrusal olarak değişen voltajın oluşumu için en basit şema b) Trion darbelerinin zaman diyagramı.