- 1 -

9. GENERATORY

Generatory są układami wytwarzającymi (generującymi) zmienne

sygnały elektryczne.

Każdy generator jest przetwornicą – czerpie energię jedynie z

zasilacza napięcia (prądu)

stałego

i przemienią ją w energię napięcia

(prądu)

zmiennego

o określonym kształcie.

WY

GENERATOR

+

-

ZASILACZ

P

zas

Generatory przebiegów

sinusoidalnych

t

S

WY

Generatory przebiegów

odkształconych

t

S

WY

t

S

WY

Generatory

impulsów

t

S

WY

Ze względu na

rozwiązania układowe i sposób pracy elementu

aktywnego

wyróżnia się:



generatory sprzężeniowe

,

w których element aktywny objęty jest pętlą
dodatniego sprzężenia zwrotnego;



generatory dwójnikowe

,

w których stosuje się element o ujemnej
rezystancji dynamicznej;
aby odtłumić obwód generacyjny

Ze względu na

rodzaj wykorzystywanych elementów w obwodzie

generacyjnym

wyróżnia się:



generatory LC



generatory ze stabilizacją piezoelektryczną



generatory RC

- 2 -

9.1. WARUNKI GENERACJI DRGAŃ

K



U

WY

U

CC

Wzmacniacz

WY

K

F

Transmitancja

(napięciowa)

:

wzmacniacza

K

j

e

K

K





czwórnika sprzężenia zwrotnego









j

e



Transmitancja układu ze sprzężeniem zwrotnym



CC

WY

U

U

K

K

K

F







1

(9.1)

Układ staje się

niestabilny

gdy

0

1



 K



(9.2)

czyli

warunek generacji

1



K







1















K

j

e

K

(9.3)

Zatem układ może wytwarzać drgania tylko wówczas gdy:



warunek amplitudy

1





K

(9.4)

wzmacniacz

kompensuje

działania

tłumiące

czwórnika

sprzężenia

zwrotnego



warunek fazy









n

K

2

0







(9.5)

suma przesunięć fazowych
wzmacniacza

czwórnika

sprzężenia

zwrotnego

wynosi

zero

lub

wielokrotność 2



UWAGA!

Częstotliwość generowanego sygnału zależy głównie od

elementów sprzężenia zwrotnego, natomiast

amplituda sygnału od wzmocnienia wzmacniacza

- 3 -

9.2. GENERATORY PRZEBIEGÓW

SINUSOIDALNYCH

9.2.1. GENERATORY LC

Założenie: rozpatrujemy wzmacniacz w układzie WE(OE) z napięciowo-

równoległym sprzężeniem zwrotnym.



K

U

WY

U

WZ

Pamiętamy, że wzmacniacz wprowadza

przesunięcie fazy sygnału o 180

0

, zatem







K

Czyli czwórnik sprzężenia zwrotnego, aby spełnić warunek fazy, MUSI
fazę generowanego sygnału przesuwać o

 lub -

wymaganie to realizuje równoległy obwód rezonansowy o dzielonych
reaktancjach (typu

)

U

WZ

U

WY

X

12

X

1

X

2

2

1

12

X

X

X





X

1

, X

2

, X

12

– reaktancje

1

1

X

j

Z



2

2

X

j

Z



12

12

X

j

Z



Transmitancję czwórnika sprzężenia zwrotnego



WY

WZ

U

U

12

1

1

Z

Z

Z






12

1

1

jX

jX

jX





12

2

1

jX

jX

jX





(9.6)

- 4 -



generator HARTLEYA

Gdy: X

1

, X

2

, mają charakter indukcyjny

X

12

– pojemnościowy

dzielona indukcyjność

to:









j

e

X

X

jX

jX

X

X

j

jX

jX

jX

jX

jX

2

1

2

1

2

1

1

1

12

1

1

















U

WZ

U

WY

X

12

X

1

X

2

Zatem







K

C

12

L

1

L

2

K

U

WY

Warunek

2

1

12

X

X

X





jest

warunkiem wyróżnienia pewnej
częstotliwości

zwanej

częstotliwością generacji:





12

2

1

0

2

1

C

L

L

f







(9.7)

C

B

C

C

R

1

R

2

R

E

C

E

L

C

+U

CC

WY

C

12

L

2

L

1

Wartość

sygnału

sprzężenia

zwrotnego wynika z relacji L

1

/L

2

i

musi być tak dobrana, aby przy danym
wzmocnieniu był spełniony warunek
amplitudy (zal. 9.4).

Kondensator C

C

odcina składową

stałą prądu kolektora od układu
rezonansowego.

Indukcyjność

L

C

przepuszcza stałą składową prądu, lecz
blokuje przedostanie się sygnału
zmiennego z WY generatora do układu
zasilania.

- 5 -



generator COLPITTSA

Gdy: X

1

, X

2

, mają charakter poj.

X

12

– indukcyjny

dzielona pojemność

to:





 































j

e

X

X

jX

jX

X

X

j

jX

jX

jX

jX

jX

2

1

2

1

2

1

1

1

12

1

1

U

WZ

U

WY

X

12

X

1

X

2

Zatem









K

L

12

C

1

C

2

K

U

WY

Częstotliwość generacji:

2

1

2

1

12

0

2

1

C

C

C

C

L

f







(9.8)

C

B

C

C

R

1

R

2

R

E

C

E

L

C

+U

CC

WY

L

12

C

2

C

1

Wartość

sygnału

sprzężenia

zwrotnego wynika z relacji C

1

/C

2

i

musi być tak dobrana, aby przy danym
wzmocnieniu był spełniony warunek
amplitudy (zal. 9.4).

- 6 -

9.2.2. GENERATOR KWARCOWY (Pierce’a)

X

1

, X

2

, mają charakter pojemnościowy

X

12

– charakter indukcyjny

rezonator kwarcowy

Rezonator kwarcowy

L

S

C

S

R

S

C

O

X

R

U

WZ

U

WY

X

12

X

1

X

2

X

f

f

R

Częstotliwości rezonansu równoległego

O

S

O

S

S

R

C

C

C

C

L

f







2

1

(9.9)

C

C

R

1

R

2

R

E

C

E

L

C

+U

CC

WY

C

2

C

1

Dzielnik pojemnościowy C

1

i C

2

jest dobrany tak, aby jego pojemność
zastępcza

była

równa

żądanej

pojemności dołączonej równolegle do
rezonatora

(od

niej

zależy

częstotliwość rezonansu równoległego
zal. 9.9)

Wartość

sygnału

sprzężenia

zwrotnego wynika z relacji C

1

/C

2

i

musi być tak dobrana, aby przy danym
wzmocnieniu był spełniony warunek
amplitudy (zal. 9.4).