Генератор Лекц 12 - Sisi Нэвтрэх Oscillator.pdf · Тогтмол гүйдлийн үүсгүүрийн энергийг үелсэн цахилгаан хэлбэлзлийн

ЭЛЕКТРОНИКИЙН ҮНДЭС

Лекц 12

МУИС-ийн профессор Э.Дамдинсүрэн

МУИС, МТС Электроникийн үндэс 2

7. Генератор7.1. Автогенераторын сэргэх нөхцөл

7.2. RC генератор

– Фаз шилжүүлэх RC хэлхээ бүхий генератор

– Давтамжийн сонголттой RC хэлхээ бүхий

генератор: Вин-Робинсоны ба давхар Т

гүүртэй

7.3. LC генератор

– Колпиц ба Клапп генератор

– Хартле генератор

– Армстрон генератор

Релаксацын генератор


7.1. Автогенераторын сэргэх

нөхцөл

Автогенератор гэж юу вэ?

Автогенераторын ангилал

Өөрөө сэргэх үзэгдэл

Сэргэх нөхцөл

– Далайцын нөхцөл

– Фазын нөхцөл


ГенераторГенератор янз бүрийн параметртэй, төрөл бүрийн хэлбэрийн цахилгаан дохиог үүсгэнэ

Өсгүүрээс ялгаатай нь хэлбэлзлийн давтамж ба далайц түүний хэлхээний параметрүүдээр тодорхойлогддог

Өөрөө сэргэдэг нь автогенератор юм

Гадны үйлчлэлгүйгээр хэлбэлзэл үүсгэнэ

Тогтмол гүйдлийн үүсгүүрийн энергийг үелсэн цахилгаан хэлбэлзлийн энергид хувиргана

Сэргэлтийн төрлүүд: – Гэдрэг холбоогоор

– Сөрөг дифференциал эсэргүүцлийн улмаас

– Параметр сэргэлт


Гадны сэргэлттэй генератор

Далайц нь их байх горимд ажилладаг резонансын өсгүүр

Гүйдлийн хэрчилттэй ажилладаг

Гүйдэл нь үелсэн синусоид импульс

Ачаалал нь хэлбэлзлийн хүрээ

Ачааллын резонансын шинжийг ашиглан импульсэн дохионоос аль нэг байгуулагчыг ялган авч болно (Ж нь: 1-р)

Ийм дохио синусоидад тун дөхүү


Автогенераторыг ангилах

Давтамжийг тодорхойлох элементийн төрлөөр нь

– RC генератор

– LC генератор

Хэлбэлзлийг үүсгэх аргаар нь

– Гэдрэг холбоотой (Гармоник хэлбэлзлийн)

– Релаксацын Тэгш өнцөгт

Гурвалжин

Хөрөө хэлбэрийн

…

Генератор

dc тэжээл Vout


Өөрөө сэргэх үзэгдэлЭерэг гэдрэг холбоо бүхий автогенератор үзнэ

Энэ нь ЭГХ бүхий шугаман биш өсгүүр

ЭГХ бүхий өсгүүрийн өсгөлт

ихэссээр хүрэхэд

vo хязгаартай учир vi=0 үед л vo/vi=

Оролтонд гадны үйлчлэлгүйгээр хэлбэлзэл үүснэ

Энэ үзэгдлийг өөрөө сэргэх гэнэ

f

AA

1 A

cr 1/ A

cr1 A 0

of

i cr

v AA

v 1 A


Хэлбэлзэл үүсэх ньӨсгүүрийн оролтонд юу ч өгөөгүй үед критик гэдрэг холбоотой ч тайван байх ѐстой

Гэвч энэ төлөв тогтвортой биш

Өсгүүрийн хэлхээнд гүйдлийн өчүүхэн бага ч болов өөрчлөлт заавал байна

Энэ нь гаралтын хүчдэлийн флуктуацыг бий болгоно

Түүний нэг хэсэг эерэг гэдрэг холбоогоор оролтонд очно

Тэр A дахин өсөөд гаралтанд гарч хагас нь буцаад оролтонд очих зэргээр үерлэнэ

Эцэстээ өсгүүр шугаман горимоос шугаман бишэд шилжинэ


Сэргэх нөхцөлГенераторын сэргэх нөхцөл

Харгалзах модуль, аргументээр нь бичвэл

Өөрөөр

Үүнийг хоѐр салгавал

, A,jA,j давтамжаас хамаардаг тул давтамжийн тодорхой мужид сэргэлт болно

A 1

Aj j

e , A Aej j

Aj( )Ae 1j j

A 1 буюу 1 / A Далайцын нөхцөл

A 2 n ( n 0,1,2...)j j Фазын нөхцөл


7.2. RC генератор

Нам давтамж (f<106 Гц) үүсгэнэ

Гэдрэг холбоотой резисторт өсгүүр

Гэдрэг холбооны гинж юмуу шат

хоорондын холбоо RC-ээс тогтоно

Хоѐр төрөл байна

– Фаз шилжүүлдэг RC хэлхээ бүхий

– Давтамжийн сонголттой гэдрэг холбооны

гинжтэй

Вин-Робинсоны гүүртэй

Т маягийн гүүртэй


Фаз шилжүүлэгч RC хэлхээ бүхий автогенератор

Нэмэлт 180о-ийг 3 давхар RC хэлхээ хэрэгжүүлнэ

Нэг RC хэлхээ фазыг 90о хүртэл эргүүлдэг

Нэг шатат өсгүүр

Ачаалал RC

Гаралтаас хүчдэлийг

оролтод RC-ээр өгнө

Фазын нөхцөлийн

биелэлтийг үзье

Ерөнхий эмиттерт

өсгүүр 180о эргүүлнэ

CCC

R R R

vo

-VC

C1

CERE

R1 RC


Далайцын нөхцлийн биелэлтЭгэл хүрээний гүйдлийн аргаар

Эдгээрээс

Хэлхээний нэвтрүүлэх буюу гэдрэг холбооны коэффициент

Эгэл хүрээний

гүйдлүүд i1, i2, i3

CCC

R R R

B 2v v C 1v v 1i

2i

3i

2 B

1 C

v v

v v

1 2 C

1 2 3

2 3

1( R )i Ri v

j C

1Ri ( 2R )i Ri 0

j C

1Ri ( 2R )i 0

j C

C3 2 3

v 1i

R 1 1 65 1 j

CR CR CR


ҮргэлжлэлvB=i3R байх тул

3 давхар RC хэлхээний v2 хүчдэлийн фаз, v1

хүчдэлийнхээс 180о –аар зөрөхийн тулд нь бодит сөрөг байх ѐстой. Үүний тулд

Эндээс генераторын сэргэх давтамж

3 давхар RC хэлхээний нэвтрүүлэх коэффициент

B

2 3C

v 1

v 1 1 65 1 j

CR CR CR

3(1/ CR ) 6 / CR 0

0 0

1 1f

6RC 2 6RC

буюу

21/ [ 5( 6RC / RC ) 1] 1/ 29 Хасах

тэмдэг


Хэлхээний тодорхойлолт

3 давхар RC

хэлхээний далайцын

тодорхойлолт

3 давхар RC

хэлхээний фазын

тодорхойлолт

1/29

1

o

o

j

3/ 2

Ийнхүү далайцын нөхцөл биелэхийн тулд A>29

байх өсгүүр хэрэгтэй


Нэг шатлалт хэлхээний дутагдал

Тогтвортой ажиллаж тэр бүр чаддаггүй

Гэдрэг холбооны гинжийн оролтыг RCшунтлэж өсгөлтийг бууруулдаг

Транзисторын оролтын эсэргүүцэл гэдрэг холбооны гинжийн гаралтыг шунтлэж –ийг бууруулна

Эдгээр дутагдлыг арилгах зорилгоор гэдрэг холбооны гинжинд эмиттерийн давтагч тавина

Ингэснээр эсэргүүцлийн зохицуулалт хийгдэнэ


Боловсронгуй хэлхээӨсгүүрийн гаралт дээр эмиттерийн давтагч тавьсан генератор

Давтагчийг гэдрэг холбооны гинжийн гаралт дээр тавьж бас болно

Q2 транзистор дээр эмиттерийн давтагч

Эмиттерийн сөрөг гэдрэг холбооны ачаархэлхээний ажиллагаа тогтворжино

CCC

R R R

vo

-VC

RE1

R1 RC

RE2

Q1

Q2


ҮӨ бүхий генераторӨсгөлтийг их болгох үүднээс олон шатлалт

өсгүүр юмуу ҮӨ хэрэглэнэ

3 давхар RC хэлхээг СГХ-ны гинжинд холбоно

ҮӨ ашиглан гадны цөөн элементтэй тохируулах ,

удирдахад хялбар генераторуудыг хийж болдог

CCC

R R R

-

+

Rf

Дөрвөн давхар

RC хэлхээ

0

0,31f ,

RC

1

18,6


Давтамжийн сонголттой RCхэлхээ бүхий автогенератор

3 давхар RC хэлхээ нилээд өргөн зурвастай учир үүнийг ашигласан генератор өргөн зурваст сэргэх боломжтой

Нарийн зурвасын шүүлтүүр хэрэглэвэл илүү сайн генератор болно

Жишээ: Вин-Робинсоны гүүр бүхий генератор

• Гүүрийг өсгүүртэй хэрхэн холбохыг зурагт харуулав

• Энэ төрлийн хэлхээ гэдрэг холбоондоо RC хэлхээ бүхий генераторуудаас хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь

R

R

C

C R2

R1

-

+


Вин-Робинсоны гүүр бүхий генератор

RC хэлхээний резонансын давтамж

• Резонансын давтамж дээр дохионы фаз өөрчлөгдөхгүй

• Иймд үл эргүүлдэг оролтонд холбож фазын нөхцлийг биелүүлнэ

• RC хэлхээний нэвтрүүлэх коэффициент 1/3

ҮӨ-ийн A их учир далайцын нөхцөл биелэнэ

Хэлхээг нийтлэг хэлбэрээр зурав

R1, R2 хүчдэл хуваагч• RC хэлхээ 2 хэсгээс тогтоно • Фазыг түрүүлүүлэх ба

хоцроох (диф. ба интегр. )

-

+

R2 R1

R R

C

C

vo 0

1f

2 RC


Давхар Т гүүрт генераторЭнэ бол гэдрэг холбоондоо давтамжийн сонголттой RCхэлхээ бүхий генераторын нэг хувилбар

Шүүлтүүр сөрөг гэдрэг холбооны гинжид холбогдсон

Резонансын давтамж дээр шүүлтүүрийн k тэг учир R1, R2-оор үүсэх эгх давамгайлж генерац үүснэ

vo

-

+R1

R2

R R

CC

2C

R/2

Нам давтамжийн

Өндөр давтамжийн

Бусад давтамж дээр гүүрийн баланс алдагдаж сгх илүүтэй

учир хэлбэлзэл үүсэхгүй


7.3. LC генераторӨндөр давтамжийг үүсгэхэд LC-ээс тогтсон гэдрэг холбооны элемент тохиромжтой

Ихэнх ҮӨ давтамжийн хязгаарлалттай учир LC генераторт голдуу дискрет транзистор хэрэглэдэг

Гэдрэг холбоондоо резонансын хэлхээ бүхий генераторын үндсэн төрөл нь Колпицийн генератор (Colpitts Oscillator)

LC хэлхээ резонансын шүүлтүүр болж зөвхөн тодорхой давтамжтай дохиог нэвтрүүлнэ

Багтаамжийн гурван цэгт хэлхээ гэж нэрлэнэ

R3R1

+VCC

R2

C3

C5

R4 C4

C1 C2

L

Өсгүүр

Гэдрэг холбооны хэлхээ


Сэргэх нөхцлийн биелэлтГенерац LC хэлхээний резонансын давтамж орчимд үүснэ

Үүний

Гэдрэг холбооны гинж

Үүний сулрал нь

Сэргэх нөхцөл Av=1

Иймд

Av - өсгүүрийн хүчдэлийн өсгөлтСэргэлт найдвартай байхын тулд

Сэргэх фазын нөхцөл хэрхэн биелэх вэ?

r

T

1f

2 LC

1 2T

1 2

C CC

C C

C1 C2

LInOut I

VoutVf

f C1 C1 2

out C 2 C 2 1

V IX X C

V IX X C

1v

2

CA

C

1v

2

CA

C


Клапп генератор ClappКолпицийн генераторын нэг хувилбар

Үндсэн ялгаа нь L-тэй цуваа нэмэлт C3 конденсатор

C3<<C1,C2 бол

C1 ба C2-ийн нэг нэг хөл газардсан

Транзисторын шилжилтийн багтаамж болон бусад золбин багтаамж эдгээртэй зэрэгцээ холбогдож дүйх багтаамжийг нь өөрчлөнө

C3 ийм нөлөөнд автахгүй

Иймд хэлбэлзлийн давтамж тогтвортой бөгөөд мадаггүй

L

R3R1

+VCC

R2

C3

C5

R4 C4

Өсгүүр


C1C2

C3

r 3f 1 / ( 2 LC )


Хартле генератор HartleyКолпитаас ялгаатай нь гэдрэг холбооны гинж цуваа хоѐр ороомог түүнтэй зэрэгцээ конденсатораас тогтоно

Дохионы давтамж

Энд LT =L1+L2

Ороомгууд Колпицтай адил үүрэг гүйцэтгэнэ

Гэдрэг холбооны гинжийн нэвт. коэфф. L1/L2

Сэргэлт үүсэхийн тулд Av>1/

буюу2

v

1

LA

L

r

T

1f

2 L C

R3R1

+VCC

R2

C1

C4

R4 C3

Өсгүүр


C2

Vo

L

C1C2

L1 L2C

Армстрон генераторТрансформаторын гэдрэг

холбоо

Колпиц, Клапп,

Хартле-ийг

бодвол бага

хэрэглэгддэг

Учир нь: Тр үнэ

их, хэмжээ том

Фазын нөхцөл

биелэхэд амар

Давтамж:


R3R1

+VCC

R2

C1

R4 C3

Өсгүүр

C2Гэдрэг холбооны хэлхээ

C4L1 L2

1 4

1

2rf

L C


Кварцат генераторГэдрэг холбоо бүхий генераторын хамгийн тогтвортой бөгөөд мадаггүй төрөл

Давтамжийг удирдан тогтоох зорилгоор гэдрэг холбооны гинжинд кварц хэрэглэнэ

Кварц - пьезоцахилгаан үзэгдэл ажиглагддаг байгалийн кристалл бодис

Кристаллд үйлчилж байгаа механик хүчлэгийг хувьсган өөрчилвөл тэр хэлбэлздэг

Улмаар түүн дээр механик хэлбэлзлийн давтамжтай тэнцүү давтамжтай хүчдэл үүснэ

Эсрэгээр кварцад хувьсах хүчдэл өгвөл түүний давтамжаар хэлбэлзэнэ

Хамгийн их хэлбэлзэл кварцын байгалийн резонансын давтамж дээр ажиглагддаг

Энэ давтамж түүний физик хэмжээ болон кристаллыг хэрхэн зүссэнээс хамаарна

Электроник хэрэглээнд ашиглах кварцыг хоѐр электродын хооронд суулгаж битүү бортого дотор байрлуулна


Кварцын хэлхээТомъѐолсон тэмдэг

Кварцын дүйх RLC хэлхээ

Энэ бол цуваа-зэрэгцээ RLC хэлхээ

Иймд цуваа ба зэрэгцээ резонанс хоѐул үүснэ

Цуваа резонансын давтамж дээр индукцийн сөргүүцэл нь Cs-ийн сөргүүцэлтэй усталцана

Үлдсэн цуваа Rs резистор кристаллын импедансыг тодорхойлно

Зэрэгцээ резонанс нь индукцийн сөргүүцэл зэрэгцээ Cm багтаамжийн сөргүүцэлтэй тэнцсэн үед үүснэ

Зэрэгцээ резонансын давтамж цуваагийнхаас ядаж 1 кГц -ээр их байна

Кварцын хамгийн давуу чанар нь маш өндөр чансаатай байдагт оршино

LsCs Rs

Cm


Кварцат генераторын хэлхээ

Багтаамжийн 3 цэгт хэлхээ

Зэрэгцээ резонанс дээр ажиллана

R3R1

+VCC

R2

C2

R4 C1

Vout

CCXTAL

Цуваа резонанс ашиглана

Цуваа резонанс дээр кварцын импеданс min

Гэдрэг холбоо max

CC тохируулгын конденсатор

R3R1

+VCC

R2

C4

R4 C3

Vout

C2C1


7.4. Релаксацын генераторАвтогенераторын 2

дахь үндсэн төрөл

Релаксацын генераторт

хугацаа тогтоогч RC

хэлхээ юмуу төлөвөө

өөрчилдөг багаж

ашиглана

Синусан биш хэлбэртэй

үелсэн дохио гаргана

Хамгийн түгээмэл нь

гурвалжин, тэгш өнцөгт,

хөрөө хэлбэртэй дохио

Гурвалжин дохионы

генераторын зарчим

ҮӨ бүхий интегратор-V

-

+

C

Vout

R

+V

1

2

Vout

байрлал

2байрлал

1

байрлал

2

байрлал

1

Практик хэлхээКомпаратор –

түлхүүр

Хэлхээ

гурвалжин, тэгш

өнцөгт 2 дохио

үүсгэнэ

Үүнийг функцэн

генератор гэнэ

Үүсгэх давтамж


-

+

-

+

R1

R3

R2

C

Vout

Компаратор

Интегратор

Vout

Voutcom

2

1 3

1

4r

Rf

R C R

R1 –ийг өөрчлөн давтамжийг тохируулж болно

Documents

Генератор Лекц 12 - Sisi Нэвтрэх Oscillator.pdf · Тогтмол гүйдлийн үүсгүүрийн энергийг үелсэн цахилгаан хэлбэлзлийн