5/16/2018 Greneratory drgań - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/greneratory-drgan 1/5

 

 

0. Definicja 

1. Datnie sprzężenie zwrtne - jeg wpływ na pracę wzmacniacza

2. Generacja rgao - warunek amplitudowy i fazowy 

3. Zasaa ziałania generatrów z zielną pjemnścią 

a) Colpittsa 

b) Clappa 

c) Colpittsa-Pierce'a 

d) ukła z reznatrem kwarcwym zbuwanym na zlinearyzwanych bramkach TTL

e) inne generatory (Hartley'a, Meissnera)

1. J. Pawłwski "Pstawwe ukłay elektrniczne - wzmacniacze i

generatory"

Definicja

Generatory - definicja 

Generatry są ukłaami służącymi wytwarzania zmiennych przebiegów elektrycznych bez kniecznści

prwazania z zewnątrz jakiegklwiek sygnału pbuzająceg. Przetwarzają energię prąu stałeg (z zasilacza) na

energie rgao.

Podział generatorów 

Generatry mżna pzielid na wie zasanicze grupy w zależnści kształtu generwaneg przebiegu:

a) generatry rgao sinusialnych

b) generatry rgao niesinusialnych (generatry relaksacyjne) - np. przebiegu prstkątnym, trójkątnym itp.

Generatory sinusoidalne LC są zbuwane ze wzmacniacza wracająceg fazę bjęteg pętlą sprzężenia zwrtneg

zawierająceg bwó reznanswy LC, któreg zaaniem jest przesunięcie fazy alsze 180o

(czyli w sumie o 360o

-

sprzężenie jest wtey atnie) tylk la wybranej częsttliwści, kreślnej parametrami teg bwu.

Spełnienie warunku fazy i amplituy mżna siągnąd przez pwieni pział reaktancji bwu LC lub za pmcą

sprzężenia transfrmatrweg. Rzróżnia się następujące pstawwe ukłay generatorów LC:

- z zielną inukcyjnścią (ukła Hartleya);

- z zielną pjemnścią (ukła Clpittsa);

- ze sprzężeniem transfrmatrwym (ukła Meissnera).

Generatory kwarcowe.

Jeżeli jest wymagana barz bra stabilnśd pracy generatra, t stsuje się element stabilizujący częsttliwśd rgao

- reznatr piezelektryczny (kwarcwy) lub ceramiczny. Działanie reznatra piezelektryczneg (najczęściej

kwarcweg) plega na sprzężeniu mechanicznych rgao płytki kryształu z jeg właściwściami elektrycznymi, tj.

napięciem na przyłącznych płytki elektrach. Drgania mechaniczne wywłują napięcie na elektrach i wrtnie -

napięcie pwuje rgania. T sprzężenie jest najsilniejsze la częsttliwści reznansu mechaniczneg, ściśle

kreślnej la pszczególnych kryształów. Dbrd reznatrów kwarcwych jest k. 100 razy większa niż

knwencjnalnych ukłaów LC i wynsi 104...10

5. Stabilnśd rgao jest barz uża i w znikmym stpniu zależy

temperatury.

Generacja rgao - warunek amplitudowy i fazowy

Generatry napięcia sinusialneg (LC i kwarcwe)

5/16/2018 Greneratory drgań - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/greneratory-drgan 2/5

 

 

Na rys 1 przestawiny jest gólny schemat blkwy generatra z pętlą atnieg sprzężenia zwrtneg.

Rys. 1 Schemat blokowy generatora

Ukła generatra zawiera:

- wzmacniacz o wzmocnieniu K,

- bwó pbuzany rgao (ustalający częsttliwśd),

- pętlę atnieg sprzężenia zwrtneg .

Częst zarza się że element "ustalający częsttliwśd", np. C, L jest zawarty w sprzężeniu zwrtnym, a wtey sam

"sprzężenie" jest p prstu płączeniem miezy wyjściem i wejściem.

Wzmcnienie wzmacniacza z pętlą atnieg sprzężenia zwrtneg wynsi:

Dla ptrzymania rgao w generatrze wymagane jest spełnienie niezależnie wóch warunków: fazy i amplituy.a) warunek fazy - musi zachzid zgnśd fazy sygnałów na wejściu i wyjściu wzmacniacza tzn.: we + wy = 0 + n × 360

o,

(n = 0, 1, ...)

b) warunek amplitudy - ma pstad: K = 1 (wtey wzmacniacz staje się ukłaem niestabilnym: 1 - K = 0).

W takim przypaku wzmacniacz całkwicie kmpensuje tłumiące ziałanie bwu sprzężenia zwrtneg. Generatr

sam starcza na wejście sygnał ptrzymujący rgania. W praktyce aby rgania nie zanikały - iloczyn K musi byd

trchę większy 1.

Dla zapewnienia warunku fazy w generatrach stsuje się wa pstawwe rzwiązania:

1) Wzmacniacz przesuwa fazę 0o

(360o), a pętla sprzężenia zwrtneg i ukła pbuzany nie wnsi la anej

częsttliwści przesunięcia fazweg.

2) Wzmacniacz przesuwa fazę tylk 180o, a alsze przesunięcie fazy 180

o następuje w ukłazie pbuzanym

rgao.

Rys 2(a) przestawia gólny schemat blkwy ukłau wzmacniacza na bazie któreg mżna łatw zrbid generatr.

Jeśli na wejściu i wyjściu łączne zstaną knensatry, a w sprzężeniu cewkę inukcyjną t uzyskamy generatr

Clpittsa (b), jeśli wrtnie t generatr Hartley'a (c). Jeśli generatra Clpittsa w sprzężeniu zwrtnym łżymy

dodatkowo kondensator uzyskamy generator Clappa (d).

Rys. 2 Generatr LC ze sprzężeniem zwrtnym

a) schemat ogólny

b) ukła Clpittsa 

c) ukła Hartley'a 

) ukła Clappa

5/16/2018 Greneratory drgań - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/greneratory-drgan 3/5

 

Zasaa ziałania generatrów z zielną pjemnścią 

a) Colpittsa

Generator Colpittsa zbuwany jest z jenstpniweg wzmacniacza pracująceg w knfiguracji WE (wspólneg

emitera) z pętlą sprzężenia zwrtneg zawierającą bwó reznanswy L,C1,C2, w którym pjemnśd jest pzielna na

wie części C1 i C2 (stą nazwa - generator z dzieloną pjemnścią). Punkt B rzzielający knensatry płączny jest

do masy.

Rys. 3 Generator Colpittsa - ukła z zasilaniem równległym (knfiguracja WE)  

W pwyższym ukłazie, la częsttliwści reznanswej:

sygnał sprzężenia zwrtneg z kndensatora C1, (węzeł A) jest przesunięty w fazie 180o wzglęem sygnału

wyjściweg wzmacniacza i prwazany bazy. P wzmcnieniu służy n ptrzymywania rgao w ukłazie.

Przesunięcie w samym wzmacniaczu wynsi również 180o, więc spełniny jest warunek fazy. Warunek amplituy zależy

stsunku pjemnści bwu reznansweg C1/C2. Datkwe funkcje pełnią:

Kondensator C3  użej pjemnści blkuje przepływ skławej stałej prąu klektra przez bwó reznanswy

(stą przestawiny wariant ukłau Clpittsa jest z zasilaniem równległym - w konfiguracji WE),

Rezystory R1,R2 i RE są elementami bwu plaryzacji stałprąwej tranzystra, ustalającymi jeg spczynkwypunkt pracy;

Dławik wyskiej częsttliwści przepuszcza skławą stałą prąu, lecz blkuje przestawanie się sygnału zmienneg z

wyjścia generatra bwu zasilania (zwieranie sygnału przez bwó zasilania).

b) Clappa

Generatr Clappa jest myfikacją generatra Clpittsa, plegającą na zastswaniu atkw kne nsatora

strjąceg C3 płączneg szeregw z cewką L bwu. Takie rzwiązanie pzwala użyd użych wartści pjemnści

kondensatorów C1 i C2 (do 1 F) c znacznie pprawia stałśd częsttliwści generatra.

Rys. 4 Ukłay uprszczne a) generatr Clpittsa b) generator Clappa

Przy płączeniu szeregwym knensatra C3 i cewki L wypakwa inukcyjnśd wynsi:

c) Colpittsa-Pierce'a

5/16/2018 Greneratory drgań - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/greneratory-drgan 4/5

 

  Generatr kwarcwy Pierce'a jest mianą generatra Clpittsa.

Rezonator kwarcowy wykorzystywany jest jako element indukcyjny.

Rys. 5 1) Generator Pierce'a

2) Symbl graficzny (a) i schemat zastępczy (b) reznatra kwarcweg

Na rys. 5-2) przestawin symbl i schemat zastępczy reznatra kwarcweg. Wielkści Cm, Lm zależą

parametrów mechanicznych płytki kwarcwej reznatra, rezystancja Rm charakteryzuje tłumienie bwu - są t straty

tarcia, a pjemnśd C0 reprezentuje pjemnśd elektr i przewów prwazających.

Parametry pwyższe zależą nie tylk gemetrii płytki, ale także rzaju jej rgao. Są ne zależne wartści

pulsacji szeregowej  s i równległej  r, które t z klei mżna czytad z wykresu charakterystyki reznanswej

rezonatora kwarcowego (Rys. 6.).

Rys. 6 Charakterystyka rezonatora kwarcowego

R - prnśd rzeczywista, X - prnśd bierna

 1 - pulsacja rezonansu szeregowego

 2 - pulsacja reznansu równległeg

Pulsacje reznanswe w przybliżeniu wynszą:

a ich wzglęna różnica przy załżeniu Cm << Co:

) ukła z reznatrem kwarcwym zbuwanym na zlinearyzwanych bramkach TTL

Reznatry kwarcwe są używane także stabilizacji częsttliwści w generatrach przebiegów prstkątnych

zbuwanych z ukłaów cyfrwych.

5/16/2018 Greneratory drgań - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/greneratory-drgan 5/5

 

 Rys. 7 Generator przebiegów prstkątnych stabilizwany kwarcem 

Rys. 7. przestawia generatr kwarcwy na bramkach NAND. Częsttliwśd rgao jest kreślana pprzez wartści R i

C - spada proporcjonalnie do iloczynu RC.

Napięcie wyjściwe jest prstkątne i ma pzim pwiaający ukłam TTL.

e) schematy innych generatorów (Hartley'a, Meissnera)

Generator Hartley'a 

Generator Hartley'a zbuwany jest z jenstpniweg wzmacniacza pracująceg w knfiguracji WE (wspólneg

emitera) z pętlą sprzężenia zwrtneg zawierającą bwó reznanswy L, C1, w którym inukcyjnśd jest pzielna na

wie części L1 i L2 (stą nazwa - generator z dzieloną inukcyjnścią).

Rys. 8 Generator Hartley'a - ukła z zasilaniem równległym 

W pwyższym ukłazie, la częsttliwści reznanswej:

bwó w węźle A przesuwa fazę napięcia wyjściweg wzmacniacza 180o. Przesunięcie w samym wzmacniaczu wynsi 

również 180o, więc spełniny jest warunek fazy.

Warunek amplituy zależy stsunku inukcyjnści bwu reznansweg L 1/L2.

Generator Meissnera 

Rys. 9 Generator Meissnera

a) schemat blokowy

b) ukła strjny na klektrze z zasilaniem równległym

Charakterystyczną cechą teg typu generatra są wie cewki stanwiące transfrmatr, z których jena wraz z

przyłącznym knensatrem stanwi bwó rgao.