Elektronika

Elektronika

wykład 6 – GENERATORY

wykład 6 – GENERATORY

Lublin, listopad 2008

Lublin, listopad 2008

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Wydział Elektrotechniki i Informatyki

Politechnika Lubelska

Politechnika Lubelska

Wzmacniacze

Wzmacniacze

f(Hz)

0

1

10

100

1k

10k 100k

1M 10M

100M

1G 10G

100G

W

zm

ocni

en

ie

Prądu stałego

Foniczne

Wizyjne

Selektywne

Wielkiej częstotliwości

Podział wzmacniaczy ze względu

Podział wzmacniaczy ze względu

na zakres częstotliwości

na zakres częstotliwości

- Selektywność:

- Selektywność:

Selektywnością wzmacniacza jest nazywana zdolność do tłumienia

sygnałów o częstotliwościach leżących poza pasmem przenoszenia, czyli:

sygnałów niepożądanych.

- Częstotliwość środkowa:

- Częstotliwość środkowa:

Jest to częstotliwość(f

o

) przy której wzmacniacz selektywny posiada

maksimum charakterystyki czyli wartość jeden.

- Pasmo trzydecybelowe:

- Pasmo trzydecybelowe:

Jest to przedział częstotliwości w którym wzmocnienie wzmacniacza

zmalało o 3dB w stosunku do wzmocnienia przy częstotliwości środkowej

f

o

- Pasmo dwudziestodecbelowe:

- Pasmo dwudziestodecbelowe:

Jest to zakres częstotliwości, w którym wzmocnienie wzmacniacza zmalało

do poziomu -20dB

Parametry wzmacniacza selektywnego

Parametry wzmacniacza selektywnego

- współczynnik prostokątności:

- współczynnik prostokątności:

Jest miarą selektywności wzmacniacza. Współczynnik

prostokątności wzmacniacza o idealnej charakterystyce

amplitudowej byłby równy jedności. Im współczynnik p jest większy,

tym wzmacniacz jest bardziej selektywny.

p= B

3dB

/B

20dB

- dobroć:

- dobroć:

Od parametru tego(Q) zależne jest
pasmo przenoszenia wzmacniacza.

B

3dB

=f

0

/Q

Parametry wzmacniacza selektywnego

Parametry wzmacniacza selektywnego

KLASA A

-Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający

powoduje, że przez element aktywny tego wzmacniacza płynie prąd przez

cały okres T sygnału sterującego. Sprawność dla wzmacniaczy pracujących

w klasie A wynosi max 50%.

KLASA B

-Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający

powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd tylko

przez połowę okresu T trwania sygnału sterującego. Sprawność dla

wzmacniaczy pracujących w klasie B wynosi ok.78,5%.

KLASA AB

- Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający

powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez

czas krótszy niż jeden okres T trwania sygnału sterującego, ale dłuższy niż

pół okresu. Klasa AB charakteryzuje się sprawnością rzędu 50-70% z

małymi zniekształceniami.

KLASA C

- Sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający

powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez

czas krótszy niż pół okresu T trwania sygnału sterującego

Podział wzmacniaczy na klasy

Podział wzmacniaczy na klasy

Klasa A

Klasa AB

Klasa B

Klasa C

η

max



50%

%

,

max

5

78

<

η

Podział wzmacniaczy na klasy

Podział wzmacniaczy na klasy

η – sprawność,

η – sprawność,

E

E

u

u

– energia użyteczna,

– energia użyteczna,

E

E

d

d

– energia dostarczona

– energia dostarczona

.

Klasa A

Klasa A

Klasa B

Klasa B

Klasa B

Klasa B

Wzmacniacze mocy klasy B budowane są

Wzmacniacze mocy klasy B budowane są

najczęściej jako tzw.

najczęściej jako tzw.

układy symetryczne

układy symetryczne

(przeciwsobne) zawierające dwa elementy

(przeciwsobne) zawierające dwa elementy

aktywne, z których każdy znajduje się w

aktywne, z których każdy znajduje się w

stanie przewodzenia tylko w jednej

stanie przewodzenia tylko w jednej

połówce okresu sygnału wejściowego.

połówce okresu sygnału wejściowego.

Klasa B

Klasa B

Klasa AB

Klasa AB

Klasa C

Klasa C

Sprzężenie zwrotne

Sprzężenie zwrotne

Polega na oddziaływaniu skutku jakiegoś zjawiska na jego przyczynę.

Polega na oddziaływaniu skutku jakiegoś zjawiska na jego przyczynę.

Ujemne sprzężenie zwrotne – zmniejsza (spowalnia) proces – gdy faza

Ujemne sprzężenie zwrotne – zmniejsza (spowalnia) proces – gdy faza

napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest

napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest

przeciwna w porównaniu z fazą napięcia wejściowego.

przeciwna w porównaniu z fazą napięcia wejściowego.

Dodatnie sprzężenie zwrotne – zwiększa (przyspiesza) proces – gdy faza

Dodatnie sprzężenie zwrotne – zwiększa (przyspiesza) proces – gdy faza

napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest

napięcia zwrotnego doprowadzonego z wyjścia do wejścia układu jest

zgodna z fazą napięcia wejściowego.

zgodna z fazą napięcia wejściowego.

TOR WZMOCNIENIA

K

TOR SPRZĘŻENIA

ZWROTNEGO

ß

X

we

X

s

X

r

X

wy

Σ

Sprzężenie zwrotne w elektronice

Sprzężenie zwrotne w elektronice

S

S

f

f

–

–

index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)

index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)

Czwórnik

Czwórnik

sprzężenia

sprzężenia

Wzmaczniacz

Wzmaczniacz

+

+

S

S

1

1

S

S

in

in

S

S

f

f

S

S

out

out

k = S

k = S

out

out

/S

/S

in

in

– wzmocnienie bloku wzmacniacza

– wzmocnienie bloku wzmacniacza

β

β

= S

= S

f

f

/S

/S

out

out

– transmitancja czwórnika sprzęgającego

– transmitancja czwórnika sprzęgającego

k

k

f

f

= S

= S

out

out

/S

/S

1

1

– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym

– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym

k

k

f

f

= k/(1-k

= k/(1-k

β)

β)

– Podstawowa zależność dla ukł. ze

– Podstawowa zależność dla ukł. ze

sprzężeniem zwrotnym

sprzężeniem zwrotnym

Sprzężenie zwrotne dodanie

Sprzężenie zwrotne dodanie

– stosowane głównie w układach

– stosowane głównie w układach

generacyjnych; we wzmacniaczach stosowane rzadko, zwykle jest to

generacyjnych; we wzmacniaczach stosowane rzadko, zwykle jest to

efekt pasożytniczy (m.in. ze względu na wzrost zniekształceń)

efekt pasożytniczy (m.in. ze względu na wzrost zniekształceń)

Sprzężenie zwrotne ujemne

Sprzężenie zwrotne ujemne

– szeroko stosowane w układach

– szeroko stosowane w układach

wzmacniających, wpływa na ogół korzystnie na większość parametrów

wzmacniających, wpływa na ogół korzystnie na większość parametrów

wzmacniaczy:

wzmacniaczy:

poprawia stabilność wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy np. na

poprawia stabilność wzmocnienia (układ jest mniej wrażliwy np. na

wahania napięć zasilających i zmianę temperatury);

wahania napięć zasilających i zmianę temperatury);

zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe);

zmniejszają się szumy i zniekształcenia (tak liniowe, jak i nieliniowe);

zwiększa się górna częstotliwość graniczna (czyli ulega poszerzeniu

zwiększa się górna częstotliwość graniczna (czyli ulega poszerzeniu

pasmo);

pasmo);

możliwe jest kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej;

możliwe jest kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej;

możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej.

możliwa jest modyfikacja impedancji wejściowej i wyjściowej.

Zalety te są okupione:

Zalety te są okupione:

zmniejszeniem wzmocnienia

zmniejszeniem wzmocnienia

zmniejszeniem stabilności układu w pewnych zakresach częstotliwości

zmniejszeniem stabilności układu w pewnych zakresach częstotliwości

Sprzężenie zwrotne w elektronice

Sprzężenie zwrotne w elektronice

Charakterystyki częstotliwościowe

Charakterystyki częstotliwościowe

Czwórnik

Czwórnik

sprzężenia

sprzężenia

Wzmaczniacz

Wzmaczniacz

+

+

S

S

1

1

S

S

in

in

S

S

f

f

S

S

out

out

Otwarte sprzężenie zwrotne

Otwarte sprzężenie zwrotne

Pasożytnicze sprzężenia zwrotne

Pasożytnicze sprzężenia zwrotne

sprzężenia pojemnościowe

sprzężenia pojemnościowe

– np. pomiędzy przewodami,

– np. pomiędzy przewodami,

przewodami a obudową, itp.

przewodami a obudową, itp.

sprzężenia magnetyczne

sprzężenia magnetyczne

– np. między uzwojeniami

– np. między uzwojeniami

transformatorów i cewek

transformatorów i cewek

sprzężenia elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości

sprzężenia elektromagnetyczne wielkiej częstotliwości

–

–

np. sprzęgające się obwody rezonansowe

np. sprzęgające się obwody rezonansowe

sprzężenie przez źródło zasilania

sprzężenie przez źródło zasilania

itp.

itp.

Rodzaje sprzężeń zwrotnych

Rodzaje sprzężeń zwrotnych

K

u

U

s

ß

u

I

s

I

we

U

we

R

g

E

g

R

L

I

wy

U

wy

R

L

R

g

E

g

K

u

I

wy

U

wy

I

we

U

we

I

s

U

s

ß

u

G

g

I

g

R

L

K

i

ß

i

I

s

U

s

U

we

U

wy

I

wy

I

we

G

g

I

g

R

L

U

wy

I

wy

I

we

U

we

I

s

U

s

ß

i

K

i

NAPIĘCIOWY - SZEREGOWY

NAPIĘCIOWY - SZEREGOWY

NAPIĘCIOWY - RÓWNOLEGŁY

NAPIĘCIOWY - RÓWNOLEGŁY

PRĄDOWY - RÓWNOLEGŁY

PRĄDOWY - RÓWNOLEGŁY

PRĄDOWY - SZEREGOWY

PRĄDOWY - SZEREGOWY

Nazwa wzmacniaczy operacyjnych pochodzi od ich pierwszego zastosowania

Nazwa wzmacniaczy operacyjnych pochodzi od ich pierwszego zastosowania

do wykonywania operacji matematycznych (np. sumowania, logarytmowania,

do wykonywania operacji matematycznych (np. sumowania, logarytmowania,

różniczkowania, całkowania itp.) w obecnie nie stosowanych już maszynach

różniczkowania, całkowania itp.) w obecnie nie stosowanych już maszynach

analogowych.

analogowych.

Wzmacniaczem operacyjnym nazywamy wzmacniacz prądu stałego

Wzmacniaczem operacyjnym nazywamy wzmacniacz prądu stałego

(ze sprzężeniem bezpośrednim), o bardzo dużym wzmocnieniu.

(ze sprzężeniem bezpośrednim), o bardzo dużym wzmocnieniu.

Wzmacniacz operacyjny

Wzmacniacz operacyjny

+U

CC

-U

CC

u

1

u

2

u

wy

Masa

+U

CC

-U

CC

u

1

u

2

u

wy

Masa

Wzmacniacz operacyjny

Wzmacniacz operacyjny

Jeżeli sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "-" (nazywanego

Jeżeli sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "-" (nazywanego

wejściem odwracającym) to na wyjściu pojawi się sygnał w fazie przeciwnej.

wejściem odwracającym) to na wyjściu pojawi się sygnał w fazie przeciwnej.

Jeżeli natomiast sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "+"

Jeżeli natomiast sygnał wejściowy zostanie doprowadzony do wejścia "+"

(wejście nieodwracające), to nie wystąpi odwrócenie fazy między wejściem a

(wejście nieodwracające), to nie wystąpi odwrócenie fazy między wejściem a

wyjściem.

wyjściem.

Wzmacniacz operacyjny jest przystosowany do pracy z zewnętrznym
układem ujemnego sprzężenia zwrotnego, którego właściwości
decydują w głównej mierze o właściwościach całego układu.

Wzmacniacz operacyjny

Wzmacniacz operacyjny

Generatory

Generatory

Generatory są układami służącymi do wytwarzania zmiennych

Generatory są układami służącymi do wytwarzania zmiennych

przebiegów elektrycznych (impulsowych lub okresowych) bez

przebiegów elektrycznych (impulsowych lub okresowych) bez

konieczności doprowadzania z zewnątrz jakiegokolwiek

konieczności doprowadzania z zewnątrz jakiegokolwiek

sygnału pobudzającego. Przetwarzają energię prądu stałego

sygnału pobudzającego. Przetwarzają energię prądu stałego

(z zasilacza) na energię drgań.

(z zasilacza) na energię drgań.

Generator jest to układ elektroniczny

Generator jest to układ elektroniczny

samorzutnie wytwarzający zmienne przebiegi elektryczne.

samorzutnie wytwarzający zmienne przebiegi elektryczne.

Generator

Wzmacniacz

Y

L

Y

G

Y

L

Zasilanie

Zasilanie

I

G

Wzmacniacze a generatory

Wzmacniacze a generatory

Podział generatorów

Podział generatorów

W zależności od kształtu wytwarzanego przebiegu:

W zależności od kształtu wytwarzanego przebiegu:

sinusoidalne,

sinusoidalne,

niesinusoidalne:

niesinusoidalne:

przebiegu prostokątnego,

przebiegu prostokątnego,

przebiegu liniowego (trójkątnego, piłokształtnego),

przebiegu liniowego (trójkątnego, piłokształtnego),

impulsowe.

impulsowe.

Generatory drgań sinusoidalnych

Generatory drgań sinusoidalnych

można podzielić ze względu

można podzielić ze względu

na stałość częstotliwości i mocy wyjściowej generowanych

na stałość częstotliwości i mocy wyjściowej generowanych

drgań:

drgań:

generatory częstotliwości

generatory częstotliwości

(o dużej stałości częstotliwości)

(o dużej stałości częstotliwości)

generatory mocy

generatory mocy

(duża moc wyjściowa i duża sprawność

(duża moc wyjściowa i duża sprawność

energetyczna bez optymalizacji stałości częstotliwości)

energetyczna bez optymalizacji stałości częstotliwości)

Generatory drgań sinusoidalnych

Generatory drgań sinusoidalnych

Ze względu na rozwiązania układowe i sposób pracy

Ze względu na rozwiązania układowe i sposób pracy

elementów aktywnych można je podzielić na dwie grupy:

elementów aktywnych można je podzielić na dwie grupy:

generatory sprzężeniowe

generatory sprzężeniowe

– element aktywny objęty jest pętlą

– element aktywny objęty jest pętlą

dodatniego sprzężenia zwrotnego

dodatniego sprzężenia zwrotnego

generatory dwójnikowe

generatory dwójnikowe

(o ujemnej rezystancji) – element

(o ujemnej rezystancji) – element

aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa,

aktywny o ujemnej rezystancji np. tyrystor, dioda tunelowa,

tranzystor lawinowy

tranzystor lawinowy

Generatory drgań sinusoidalnych

Generatory drgań sinusoidalnych

W praktyce mamy głównie do czynienia

W praktyce mamy głównie do czynienia

z generatorami sprzężeniowymi.

z generatorami sprzężeniowymi.

Podział generatorów

Podział generatorów

sprzężeniowych

sprzężeniowych

Ze względu na strukturę układu (rodzaj elementów w obwodzie

Ze względu na strukturę układu (rodzaj elementów w obwodzie

generacyjnym) można je podzielić:

generacyjnym) można je podzielić:

generatory RC

generatory RC

ze sprzężeniem zwrotnym;

ze sprzężeniem zwrotnym;

generatory LC ze sprzężeniem zwrotnym

generatory LC ze sprzężeniem zwrotnym

;

;

generatory ze stabilizacją piezoelektryczną

generatory ze stabilizacją piezoelektryczną

(np. kwarcowe).

(np. kwarcowe).

Parametry generatorów

Parametry generatorów

W układach analogowych najszersze zastosowanie mają generatory

W układach analogowych najszersze zastosowanie mają generatory

przebiegów sinusoidalnych.

przebiegów sinusoidalnych.

częstotliwość generowanego sygnału i jej

częstotliwość generowanego sygnału i jej

stałość

stałość

(stabilność

(stabilność

częstotliwości);

częstotliwości);

amplituda generowanego sygnału i jej stałość (stabilność

amplituda generowanego sygnału i jej stałość (stabilność

amplitudy);

amplitudy);

zniekształcenia

generowanego

przebiegu

harmonicznego

zniekształcenia

generowanego

przebiegu

harmonicznego

(zawartość harmonicznych w generowanym sygnale).

(zawartość harmonicznych w generowanym sygnale).

parametry energetyczne (moc, sprawność)

parametry energetyczne (moc, sprawność)

Sprzężenie zwrotne

Sprzężenie zwrotne

S

S

f

f

–

–

index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)

index „f” pochodzi od ang. słowa feedback (sprzężenie zwrotne)

Czwórnik

Czwórnik

sprzężenia

sprzężenia

Wzmaczniacz

Wzmaczniacz

+

+

S

S

1

1

S

S

in

in

S

S

f

f

S

S

out

out

k = S

k = S

out

out

/S

/S

in

in

– wzmocnienie bloku wzmacniacza

– wzmocnienie bloku wzmacniacza

β

β

= S

= S

f

f

/S

/S

out

out

– transmitancja czwórnika sprzęgającego

– transmitancja czwórnika sprzęgającego

k

k

f

f

= S

= S

out

out

/S

/S

1

1

– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym

– wzmocnienie układu ze sprzężeniem zwrotnym

k

k

f

f

= k/(1-k

= k/(1-k

β)

β)

– Podstawowa zależność dla ukł. ze

– Podstawowa zależność dla ukł. ze

sprzężeniem zwrotnym

sprzężeniem zwrotnym

Wzmocnienie wzmacniacza z pętlą dodatniego sprzężenia

Wzmocnienie wzmacniacza z pętlą dodatniego sprzężenia

zwrotnego wynosi:

zwrotnego wynosi:

Dla podtrzymania drgań w generatorze wymagane jest

Dla podtrzymania drgań w generatorze wymagane jest

spełnienie niezależnie dwóch warunków: fazy i amplitudy.

spełnienie niezależnie dwóch warunków: fazy i amplitudy.

k

k

f

f

= k/(1-k

= k/(1-k

β)

β)

Warunek generacji

Warunek generacji

Jeśli

Jeśli

k

k

β = 1 to

β = 1 to

k

k

f

f

dąży do nieskończoności → układ staje się

dąży do nieskończoności → układ staje się

niestabilny → następuje generacja drgań

niestabilny → następuje generacja drgań

k

k

β = Re(

β = Re(

k

k

β) +

β) +

j

j

Im(

Im(

k

k

β)

β)

│

│

k

k

β│ = 1

β│ = 1

- warunek amplitudy

- warunek amplitudy

φ = 0 ± 2kπ

φ = 0 ± 2kπ

- warunek fazy

- warunek fazy

Warunek fazy

Warunek fazy

musi zachodzić zgodność fazy sygnałów na wejściu i wyjściu

musi zachodzić zgodność fazy sygnałów na wejściu i wyjściu

wzmacniacza tzn.:

wzmacniacza tzn.:

j

j

we

we

+ j

+ j

wy

wy

= 0 + n × 360

= 0 + n × 360

°

°

, (n = 0, 1, ...)

, (n = 0, 1, ...)

Dla zapewnienia warunku fazy w generatorach stosuje się dwa

Dla zapewnienia warunku fazy w generatorach stosuje się dwa

podstawowe rozwiązania:

podstawowe rozwiązania:

1) Wzmacniacz przesuwa fazę o 0

1) Wzmacniacz przesuwa fazę o 0

°

° (360

(360

°

°), a pętla sprzężenia

), a pętla sprzężenia

zwrotnego i układ pobudzany nie wnosi dla danej częstotliwości

zwrotnego i układ pobudzany nie wnosi dla danej częstotliwości

przesunięcia fazowego.

przesunięcia fazowego.

2) Wzmacniacz przesuwa fazę tylko o 180

2) Wzmacniacz przesuwa fazę tylko o 180

°

°, a dalsze przesunięcie

, a dalsze przesunięcie

fazy o 180

fazy o 180

°

° następuje w układzie pobudzanym do drgań.

następuje w układzie pobudzanym do drgań.

Warunek amplitudy

Warunek amplitudy

ma postać: k

ma postać: k

β

β

= 1 (wtedy wzmacniacz staje się układem

= 1 (wtedy wzmacniacz staje się układem

niestabilnym: 1 – k

niestabilnym: 1 – k

β

β

= 0).

= 0).

W takim przypadku wzmacniacz całkowicie kompensuje

W takim przypadku wzmacniacz całkowicie kompensuje

tłumiące działanie obwodu sprzężenia zwrotnego. Generator

tłumiące działanie obwodu sprzężenia zwrotnego. Generator

sam dostarcza na wejście sygnał podtrzymujący drgania.

sam dostarcza na wejście sygnał podtrzymujący drgania.

0

U

1

U

2

S

1/β

k

k

f

f

Zasada działania generatorów z elementami aktywnymi o ujemnej

Zasada działania generatorów z elementami aktywnymi o ujemnej

rezystancji opiera się na ich zdolności odtłumiania stratnych

rezystancji opiera się na ich zdolności odtłumiania stratnych

obwodów rezonansowych LC.

obwodów rezonansowych LC.

Generatory dwójnikowe

Generatory dwójnikowe

Generatory RC

Generatory RC

W generatorach LC obwód sprzężenia zwrotnego tworzą 3-4 elementy.

W generatorach LC obwód sprzężenia zwrotnego tworzą 3-4 elementy.

W generatorach RC najczęściej jest 4-6 elementów, co zwiększa ilość

W generatorach RC najczęściej jest 4-6 elementów, co zwiększa ilość

możliwych rozwiązań, a także stwarza duże możliwości optymalizacji,

możliwych rozwiązań, a także stwarza duże możliwości optymalizacji,

np. pod kątem wrażliwości, przestrajania, zniekształceń czy wrażliwości

np. pod kątem wrażliwości, przestrajania, zniekształceń czy wrażliwości

na zmiany impedancji wejściowej i wyjściowej wzmacniacza.

na zmiany impedancji wejściowej i wyjściowej wzmacniacza.

Najprostsza struktura generatora RC składa się ze wzmacniacza

Najprostsza struktura generatora RC składa się ze wzmacniacza

nieodwracającego i jednej gałęzi selektywnego sprzężenia zwrotnego

nieodwracającego i jednej gałęzi selektywnego sprzężenia zwrotnego

(np. czwórnik RC typu połowa mostka Wiena).

(np. czwórnik RC typu połowa mostka Wiena).

Generator RC z mostkiem Wiena

Generator RC z mostkiem Wiena

Zawiera

Zawiera

gałąź selektywną

gałąź selektywną

o transmitancji

o transmitancji

β

β

+

+

=U

=U

β

β

+

+

/U

/U

2

2

(półmostek

(półmostek

Wiena z elementami R

Wiena z elementami R

1

1

,C

,C

1

1

i R

i R

2

2

,C

,C

2

2

) oraz

) oraz

gałąź aperiodyczną

gałąź aperiodyczną

o

o

transmitancji

transmitancji

β

β

-

-

=U

=U

β

β

-

-

/

/

U

U

2

2

(dzielnik rezystancyjny R

(dzielnik rezystancyjny R

a

a

, R

, R

b

b

).

).

Generatory LC

Generatory LC

W porównaniu do generatorów RC mają:

W porównaniu do generatorów RC mają:

małe zniekształcenia (zależne od dobroci obwodu LC),

małe zniekształcenia (zależne od dobroci obwodu LC),

możliwość uzyskania dużej stałości częstotliwości (dzięki

możliwość uzyskania dużej stałości częstotliwości (dzięki

zastosowaniu kondensatorów z ujemnym współczynnikiem

zastosowaniu kondensatorów z ujemnym współczynnikiem

temperaturowym i dodatnim dla indukcyjności),

temperaturowym i dodatnim dla indukcyjności),

wysoką sprawność,

wysoką sprawność,

możliwość modulacji,

możliwość modulacji,

zadowalającą pracę przy obniżonym napięciu zasilania.

zadowalającą pracę przy obniżonym napięciu zasilania.

Generatory LC nie nadają się do generacji małych

Generatory LC nie nadają się do generacji małych

częstotliwości, gdyż wartości elementów LC są bardzo duże.

częstotliwości, gdyż wartości elementów LC są bardzo duże.

Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym

Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym

Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).

Generatory Colpittsa (a), Hartleya (b), Meissnera (c).

Trzy podstawowe struktury generatorów LC, różniące się sposobem

Trzy podstawowe struktury generatorów LC, różniące się sposobem

sprzężenia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym.

sprzężenia obwodu rezonansowego z elementem aktywnym.

Zasada działania generatorów

Zasada działania generatorów

z dzieloną pojemnością (Colpittsa)

z dzieloną pojemnością (Colpittsa)

dla częstotliwości rezonansowej:

dla częstotliwości rezonansowej:

sygnał sprzężenia zwrotnego z kondensatora C1 jest
przesunięty w fazie o 180° względem sygnału wyjściowego
wzmacniacza i doprowadzany do bazy. Po wzmocnieniu
służy on do podtrzymywania drgań w układzie. Przesunięcie
w samym wzmacniaczu wynosi również 180°, więc spełniony
jest warunek fazy. Warunek amplitudy zależy od stosunku
pojemności obwodu rezonansowego C1/C2. Dodatkowe
funkcje pełnią:
# Kondensator C3 o dużej pojemności blokuje przepływ
składowej stałej prądu kolektora przez obwód rezonansowy,
# Rezystory R1,R2 i RE są elementami obwodu polaryzacji
stałoprądowej tranzystora, ustalającymi jego spoczynkowy
punkt pracy;
Dławik wysokiej częstotliwości przepuszcza składową stałą
prądu, lecz blokuje przedostawanie się sygnału zmiennego z
wyjścia generatora do obwodu zasilania (zwieranie sygnału
przez obwód zasilania).

Generator z dzieloną indukcyjnością

Generator z dzieloną indukcyjnością

(Hartley'a)

(Hartley'a)

zbudowany jest ze wzmacniacza pracującego w konfiguracji WE z pętlą

zbudowany jest ze wzmacniacza pracującego w konfiguracji WE z pętlą

sprzężenia zwrotnego zawierającą obwód rezonansowy L, C

sprzężenia zwrotnego zawierającą obwód rezonansowy L, C

1

1

, w którym

, w którym

indukcyjność jest podzielona na dwie części L

indukcyjność jest podzielona na dwie części L

1

1

i L

i L

2

2

Generator Meissnera

Generator Meissnera

a) schemat blokowy

a) schemat blokowy

b) układ strojony na kolektorze z zasilaniem równoległym

b) układ strojony na kolektorze z zasilaniem równoległym

Charakterystyczną cechą tego typu generatora są dwie cewki

Charakterystyczną cechą tego typu generatora są dwie cewki

stanowiące transformator, z których jedna wraz z przyłączonym

stanowiące transformator, z których jedna wraz z przyłączonym

kondensatorem stanowi obwód drgań.

kondensatorem stanowi obwód drgań.

Na bazie 3 podstawowych układów powstało wiele odmian

Na bazie 3 podstawowych układów powstało wiele odmian

układów generacyjnych. Do najważniejszych z nich należy

układów generacyjnych. Do najważniejszych z nich należy

generator Clappa

generator Clappa

(odmiana Colpittsa) oraz generatory

(odmiana Colpittsa) oraz generatory

kwarcowe nazywane

kwarcowe nazywane

układami Pierce'a

układami Pierce'a

(odmiana generatorów

(odmiana generatorów

Colpittsa i Hartleya).

Colpittsa i Hartleya).

Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym

Generator LC ze sprzężeniem zwrotnym

Generator Clappa

Generator Clappa

jest modyfikacją generatora Colpittsa, polegającą na zastosowaniu

jest modyfikacją generatora Colpittsa, polegającą na zastosowaniu

dodatkowo kondensatora strojącego C3 połączonego szeregowo z

dodatkowo kondensatora strojącego C3 połączonego szeregowo z

cewką L obwodu.

cewką L obwodu.

Takie rozwiązanie pozwala użyć dużych wartości pojemności

Takie rozwiązanie pozwala użyć dużych wartości pojemności

kondensatorów C1 i C2 (do 1 mF) co znacznie

kondensatorów C1 i C2 (do 1 mF) co znacznie

poprawia stałość

poprawia stałość

częstotliwości

częstotliwości

generatora.

generatora.

Układy uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa

Układy uproszczone a) generator Colpittsa b) generator Clappa

Generatory kwarcowe

Generatory kwarcowe

Są pewną odmianą generatorów LC, wykorzystujące rezonator

Są pewną odmianą generatorów LC, wykorzystujące rezonator

kwarcowy.

kwarcowy.

Pozwalają na osiągnięcie

Pozwalają na osiągnięcie

dużej stałości częstotliwości

dużej stałości częstotliwości

, nieosiągalnej

, nieosiągalnej

przy użyciu konwencjonalnych obwodów LC.

przy użyciu konwencjonalnych obwodów LC.

Grupy układowe generatorów:

Grupy układowe generatorów:

generatory, w których rezonator wykorzystany jest jako selektywny

generatory, w których rezonator wykorzystany jest jako selektywny

element sprzęgający o małej rezystancji (generatory Butlera)

element sprzęgający o małej rezystancji (generatory Butlera)

generatory, w których rezonator pracuje jako zastępcza indukcyjność

generatory, w których rezonator pracuje jako zastępcza indukcyjność

o wartości szybko rosnącej z częstotliwością (generatory Pierce'a).

o wartości szybko rosnącej z częstotliwością (generatory Pierce'a).

Grupy układowe generatorów

Grupy układowe generatorów

generatory, w których rezonator wykorzystany

generatory, w których rezonator wykorzystany

jest jako

jest jako

selektywny element sprzęgający

selektywny element sprzęgający

o

o

małej rezystancji (generatory Butlera)

małej rezystancji (generatory Butlera)

generatory, w których rezonator pracuje jako

generatory, w których rezonator pracuje jako

zastępcza indukcyjność

zastępcza indukcyjność

o wartości szybko

o wartości szybko

rosnącej z częstotliwością (generatory

rosnącej z częstotliwością (generatory

Pierce'a).

Pierce'a).

Generatory Butlera

Generatory Butlera

a) z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa,

a) z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa,

b) z czwórnikiem sprzęgającym Hartleya

b) z czwórnikiem sprzęgającym Hartleya

c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa

c) praktyczna realizacja z czwórnikiem sprzęgającym Colpittsa

Generatory Pierce'a

Generatory Pierce'a

a) Colpittsa-Pierce'a z dwoma pojemnościami

a) Colpittsa-Pierce'a z dwoma pojemnościami

b) Colpittsa-Pierce'a z obwodem rezonansowym

b) Colpittsa-Pierce'a z obwodem rezonansowym

c) Hartleya-Pierce'a z indukcyjnością

c) Hartleya-Pierce'a z indukcyjnością

d) Hartleya-Pierce'a z obwodem rezonansowym

d) Hartleya-Pierce'a z obwodem rezonansowym

Gdzie jest Chińczyk?

Gdzie jest Chińczyk?