ELEKTRONIKA
Generatory
dr inż. Wiesław Pamuła
ELEKTRONIKA
Rodzaje generatorów
" sposób generacji przebiegu sygnału
 ze sprzężeniem zwrotnym
 dwójnikowe
" rodzaj przebiegu sygnału
 sinusoidalne
 niesinusoidalne
" schodkowe
" trójkątne
" piłokształtne
" funkcyjne
" prostokÄ…tne (taktujÄ…ce,  zegary )
2
ELEKTRONIKA
Parametry generatorów
" częstotliwość drgań
" stałość częstotliwości
 bezwzglÄ™dna, Dð f (t) =ð f (t) -ð f0
Dð f (t)
dð f (t) =ð
 względna, 10-4  10-14
f0
T
Dð fT 0 Dð f (t) dt
òð
 w czasie T, (dryft) 10-6  10-13 [Hz/rok]
=ð
f0 f0 T
" zawartość harmonicznych
" moc
3
ELEKTRONIKA
Warunek generacji
Drgania sinusoidalne można uzyskać
" przez doprowadzenie wzmacniacza do wzbudzenia, dla zadanej
jednej częstotliwości, wykorzystując dodatnie sprzężenie zwrotne
" przez odtłumienie rzeczywistego obwodu rezonansowego LC
elementem o ujemnej rezystancji celem skompensowania
rezystancji strat.
obwód rezonansowy określa częstotliwość drgań
4
ELEKTRONIKA
Warunek generacji
U =ð Uwe +ðUsp
E
Usp =ð KbUwy Uwy =ð KuU
E
Ku
Uwy =ð Uwe
1-ð KbKu
Uwy
Ku
K =ð =ð
Uwe 1-ð KbKu
dla uzyskania wzbudzenia K ®ð Ä„ð
Ku ( jwð0) Kb( jwð0)=ð Ku ( jwð0)Kb ( jwð0) exp(jð0 +ðyð0)=ð1
wtedy
warunek amplitudy
Ku ( jwð0)Kb ( jwð0) =ð 1
warunek fazy
(jð0 +ðyð ) =ð 2kpð
0
5
ELEKTRONIKA
Generatory LC
Meissnera
transformatorowy układ sprzężenia zwrotnego
1
f0 =ð
2pð LC
n2 n1
L C
układ rezonansowy Q>15
n2
Kb =ð
n1
pominięte układy ustalenia punktu
pracy tranzystora
6
ELEKTRONIKA
Generatory LC
Colpittsa
układ sprzężenia zwrotnego z dzieloną pojemnością
1
f0 =ð
C1C2
2pð L
C1 +ð C2
C2
Kb =ð
C1
pominięte układy ustalenia punktu
pracy tranzystora
7
ELEKTRONIKA
Generatory LC
Hartley a
układ sprzężenia zwrotnego z dzieloną indukcyjnością
1
f0 =ð
2pð (L1 +ð L2)C
n2
Kb =ð
n1
pominięte układy ustalenia punktu
pracy tranzystora
8
ELEKTRONIKA
Generatory kwarcowe
układy o bardzo dużej stabilności pracy
b.niewielka regulacja częstotliwości pracy
1
f0 =ð
CC0
2pð L
C +ð C0
rezonans równoległy, szeregowy
podstawowy,
pominięte układy ustalenia punktu
model rezonatora kwarcowego
pracy tranzystora
9
ELEKTRONIKA
Generatory RC
gałąz
sprzężenia zwrotnego zawiera czwórnik o tak dobranych
parametrach aby spełniony był  warunek fazy powstawania drgań
10
ELEKTRONIKA
Generatory RC
Jako układy aktywne stosuje się wzmacniacze oparte na tranzystorach
lub wzmacniaczach operacyjnych.
Układy z mostkiem i podwójnym T wymagają uważnego projektowania
ponieważ silnie zmieniają swoje własności selektywne przy
obciążaniu.
generator z przesuwnikiem CR
11
ELEKTRONIKA
Przebiegi generatorów niesinusoidalnych
" trójkątne, piłokształtne,
" schodkowe,
" prostokątne, o zmiennym współczynniku
wypełnienia,
" funkcyjne.
12
ELEKTRONIKA
Generatory funkcji
Układy elektroniczne realizujące aproksymację funkcji zależności
Uwy=f(Uwe) kształtujących lub wyliczających wartości:
Uwy =ð Uwe
" pierwiastkowanie,
Uwy =ð (Uwe)k
" potęgowanie,
Uwy =ð log(Uwe)
" logarytmowanie
" linearyzacja charakterystyk
realizowane z użyciem
wzmacniaczy operacyjnych
13
ELEKTRONIKA
Modulacja przebiegów
nakładanie sygnału niosącego informację na sygnał nośny zwykle
dużej częstotliwości
" amplitudowa
" częstotliwościowa
" fazowa
" cyfrowa
Parametry modulacji
14
ELEKTRONIKA
Modulacja amplitudowa
zmiana amplitudy sygnału nośnego odpowiadająca zmianom sygnału
niosącego informację  amplitudy i częstotliwości
Uwy =ð UweUn sin(2pðfnt)
fn- częstotliwość sygnału nośnego, Un  amplituda sygnału nośnego
15
ELEKTRONIKA
Modulacja amplitudowa AM
zmiana amplitudy sygnału nośnego odpowiadająca zmianom sygnału
niosącego informację  amplitudy i częstotliwości
16
[GNU Free Documentation License]
ELEKTRONIKA
Modulacja częstotliwościowa FM
zmiana częstotlwości sygnału nośnego odpowiadająca zmianom
sygnału niosącego informację  amplitudy i częstotliwości
Uwy =ð Un sin(2pð ( fn +ð f (Uwe))t)
f(Uwe)  funkcja zamiany amplitudy sygnału informacyjnego na
częstotliwość
Uwe Uwy
17
[Wikimedia Commons]
ELEKTRONIKA
Modulacja cyfrowa (kluczowanie)
Jest najstarszą techniką modulacji. Powstała gdy pojawił się problem kodowania
znaków do postaci nadającej się do przesłania.
Samuel Morse opracował system kodowania znaków alfabetu w postaci serii
krótkich (kropka) lub długich (kreska) impulsów.
Najpopularniejsze techniki kluczowania:
ASK - (ang. Amplitude Shift Keying) kluczowanie amplitudy
QAM - (ang. Quadrature Amplitude Modulation)
FSK - częstotliwościowe (ang. Frequency-Shift Keying)
BPSK  fazowe
Systemy szerokopasmowe
DSSS - (ang. Direct Sequence Spread Spectrum) systemy z bezpośrednim
rozpraszaniem widma
FHSS - (ang. Frequency Hopping Spread Spectrum) systemy szerokopasmowe
ze skakaniem po częstotliwościach
Pulsed-FM
OFDM - (ang. Ortogonal Frequency Division Multiplexing) nazywany też DMT
(ang. discrete multitone modulation)
18
CDMA - (ang. Code Division Multiple Access) - telefonia komórkowa
ELEKTRONIKA
Modulacja QAM
Modulacja QAM (ang. Quadrature Amplitude Modulation).
Kwadraturowa modulacja amplitudowo-fazowa.
Stosowana m.in. w transmisjach sygnałów telewizji cyfrowej DVB.
Jest kombinacjÄ… modulacji amplitudy i fazy. Dane formowane sÄ… w
dwójki, trójki, czwórki itd., które odpowiadają zarówno amplitudzie
jak i fazie.
Diagram konstelacji (ang. Constalation diagram).
Reprezentacja sposobu zakodowania symboli z użyciem fazy i
amplitudy sygnału nośnego
Nośna powstaje w wyniku sumowania dwóch przebiegów:
kosinusoidalnego i sinusoidalnego (powstałego z przesunięcia
cosinusoidy w fazie o Ä„/2).
19
ELEKTRONIKA
Modulacja QAM
dane
wejściowe
diagram konstelacji QAM 16
20
ELEKTRONIKA
Demodulacja przebiegów
detekcja sygnału niosącego informację z sygnału modulowanego
" prostownik,
" dyskryminator
21