1

Generatory

Zasada dzia³ania i klasyfikacja (I)

Generator drgañ elektrycznych jest uk³adem, którego celem dzia³ania jest wytworzenie

przebiegów elektrycznych o okreœlonym kszta³cie i czêstotliwoœci.

Generator sk³ada siê z dwóch podstawowych uk³adów (bloków):

wzmacniacza;

obwodu dodatniego sprzê¿enia zwrotnego

Aby uk³ad rozpocz¹³ generacjê drgañ musz¹ zostaæ spe³nione dwa warunki:

amplitudy;

fazy.

W zale¿noœci od sposobu realizacji obwodu sprzê¿enia zwrotnego rozró¿nia siê nastêpuj¹ce rodzaje

generatorów:

RC

LC

z rezonatorem kwarcowym (lub ceramicznym)

O kszta³cie i czêstotliwoœci przebiegów decyduje g³ównie obwód sprzê¿enia zwrotnego, a ich amplitudzie –

parametry wzmacniacza.

Warunek amplitudy mówi o tym, ¿e sygna³ na wejœciu wzmacniacza, pochodz¹cy z uk³adu sprzê¿enia zwrotnego

musi byæ na tyle du¿y, aby na wyjœciu wzmacniacza otrzymaæ sygna³ o takim samym lub wiêkszym poziomie. Oznacza
to, ¿e t³umienie uk³adu sprzê¿enia zawrotnego nie mo¿e byæ wiêksze ni¿ wzmocnienie wzmacniacza.

Warunek fazy oznacza, ¿e chwile osi¹gania przez sygna³ na wejœciu wzmacniacza wartoœci maksymalnej (po

przejœciu przez wzmacniacz i uk³ad sprzê¿enie zwrotnego) powinny byæ rozdzielone takimi samymi interwa³ami
czasowymi. Oznacza to, ¿e ca³kowite przesuniêcie fazy sygna³u musi byæ równe wielokrotnoœci 360 st. el.

Uk³ad sprzê¿enia zwrotnego wykorzystuje pasywny filtr RC, np.: mostek Wiena (rys. 1), w uk³adzie "podwójne T"

Uk³ad sprzê¿enia zwrotnego wykorzystuje obwód rezonansowy (LC). Najczêœciej spotykane generatory LC to

uk³ady: Meissnera, Colpittsa, Hartleya (rys. 2).

Wykorzystuje siê tutaj

w kryszta³ach; jest szczególnym przypadkiem generatora LC.

efekt piezoelektryczny

W

zale¿noœci od sposobu w³¹czenia rezonatora rozró¿nia siê generatory w uk³adzie: Millera, Pierce'a.

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

2

Generatory

Rys. 2. Schematy podstawowe tranzystorowych generatorów

w uk³adzie: a) Colpittsa, b) Hartley'a, c) Meissnera

a)

b)

c)

Zasada dzia³ania i klasyfikacja (II)

Generatory LC charakteryzuje wiêksza stabilnoœæ

czêstotliwoœci generowanego przebiegu w stosunku
do generatorów RC. Z kolei generatory kwarcowe
posiadaj¹ znacznie wiêksz¹ stabilnoœæ czêstotliwoœci
w stosunku do obu tych grup.

Czêsto istotnym zagadnieniem zwi¹zanym z

projektowaniem generatorów jest stabilizacja
amplitudy napiêcia wyjœciowego (rezystor R na rys. 1).

3

Generator relaksacyjny

generator

relaksacyjny

Generatory specjalizowane

Wykorzystuj¹c okresowo powtarzane ³adowanie i

roz³adowanie kondensatora poprzez rezystor (lub
Ÿród³o pr¹du) otrzymaæ mo¿na uproszczon¹ formê
g e n e r a t o r a

p r z e b i e g ó w

n i e s i n u s o i d a l n y c h

(pi³okszta³tnych, liniowych) znanego, jako

. Generatory tego typu realizowane s¹

na ogó³ w oparciu o uk³ady przerzutnikowe (NE555)
lub bramki logiczne (SN74HC04).

Do tej grupy uk³adów zalicza siê:

generatory przestrajane sygna³em elektrycznym

generatory funkcyjne

Generatory przestrajane napiêciem (ang.

) stanowi¹ wa¿n¹ u¿ytkowo grupê

tego typu uk³adów. Stosowane s¹ np. do realizacji uk³adów z
pêtl¹ synchronizacji fazy (ang.

).

Generatory wytwarzaj¹ce,

szereg przebiegów o ró¿nych

kszta³tach - w oparciu o technikê formowania przebiegów.
Wystêpuj¹ czêsto w formie scalonej (np. popularny
generator funkcyjny typu 8038).

VCO - Voltage

Controlled Oscillator

PLL - Phase Locked Loop

na bazie jednego przebiegu

g³ównego (np. liniowego),

Rys. 1. Generator RC ze wzmacniaczem operacyjnym

i mostkiem Wiena

Warunek generacji drgañ:
1+ R /R

3

3

4

³

Czêstotliwoœæ generowanych drgañ
(R =R =R, C =C =C): f = 1/(2 RC)

1

2

1

2

0

p

U

wy

R

1

C

1

R

3

R

2

C

2

R

4

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV

3

Generatory

Parametry, zastosowania

Parametry generatorów

Kszta³t przebiegu wyjœciowego

Widmo gêstoœci mocy sygna³u wyjœciowego

To l e r a n c j a

c z ê s t o t l i w o œ c i

s y g n a ³ u

wyjœciowego

Zakres przestrajania (zmiany czêstotliwoœci
sygna³u wyjœciowego)

Sposób przestrajania (wymuszania zmiany
czêstotliwoœci)

Moc wyjœciowa - w przypadku generatorów
mocy

Generatory monoharmoniczne (sinusoidalne) i o
przebiegach z³o¿onych

Czystoœæ spektralna sygna³u

Stabilnoœæ czêstotliwoœci oraz amplitudy
sygna³u wyjœciowego

Stabilnoœæ krótko- oraz d³ugoczasowa

Zastosowania generatorów

Telekomunikacja

Technika pomiarowa

Generatory taktuj¹ce (synchronizuj¹ce) -
stosowane w uk³adach cyfrowych (w tym
mikroprocesorowych)

Przemys³owa obróbka oraz topienie metali
(generatory mocy)

Zastosowania specjalne

Uk³ady nadawczo-odbiorcze ma³ych, du¿ych i b.
du¿ych mocy

Elektronika Analogowa i Cyfrowa

MCHT, Sem. IV