Generatory

Generatory są układami wytwarzającymi przebiegi elektryczne o określonym kształcie . Układy generujące napięcia zbliżone do sinusoidy nazywane są generatorami przebiegów sinusoidalnych. Często wykorzystuje się napięcia o przebiegu niesinusoidalnym.

Typowe przebiegi napięcia wyjściowego generatora:

a)sinusoidalny b) prostokątny c) piłokształtny

Każdy generator jest przetwornicą energii elektrycznej . Czerpie on energię ze źródła napięcia , prądu stałego i i przemienia ją w energię napięcia, prądu zmiennego. Przetwarzanie energii odbywa się zawsze z pewnymi stratami , czyli moc prądu zmiennego jest zawsze mniejsza od mocy pobieranej ze źródła prądu stałego.

W generatorach przebiegów sinusoidalnych musi być zastosowany układ określający częstotliwość drgań . W generatorach LC częstotliwość drgań zależy od obwodu rezonansowego o skupionych lub rozłożonych, indukcyjności L i pojemności C . Generator RC ma obwód złożony z elementów rezystancyjnych R i pojemnościowych C . W niektórych generatorach pobudza się elementy wykonujące drgania mechaniczne . W takim przypadku mówi się o generatorach elektromechanicznych .

Typowe układy generacyjne pracują samowzbudnie , czyli nie wymagają sterowania sygnałem zewnętrznym . Niekiedy stosuje się układy znajdujące się stale w stanie spoczynku , a więc nie wykonujące drgań . Dopiero doprowadzenie sygnału z zewnątrz wyzwala generator , który wykonuje jeden lub parę cykli drgań . Takie układy nazywa się układami monostabilnymi . Natomiast w układach bistabilnych przejście z jednego stanu do drugiego wymaga doprowadzenia impulsów sterujących.

Ilustracja zasady działania generatorów elektrycznych .

1. Z rezystancją ujemną

1. Ze sprężeniem zwrotnym

Generator ze sprężeniem zwrotnym składa się ze wzmacniacza o wzmocnieniu napięciowym K_u , oraz czwórnika sprężenia zwrotnego o współczynniku przenoszenia β.

Właściwości generatorów z rezystancją ujemną są gorsze niż układy ze sprężeniem zwrotnym ( mniejsza moc, gorsza stałość częstotliwości , większe zniekształcenia nieliniowe .Dlatego generatory są rzadko stosowane.

Generatory przebiegów prostokątnych .

Przerzutniki astabilne , nazywane też multiwibratorami , są układami Relaksacyjnymi , samowzbudnymi , wytwarzającymi przebiegi okresowe o kształcie zbliżonym do prostokątnego. Impulsy prostokątne charakteryzują się następującymi parametrami :

- amplitudą U_m

-czasem trwania t_i

-czasem przerzutu t_u

-czasem narastania t_n

-czasem opadania t₀

-zwisem ΔU_m

-amplitudą przerzutu U_mU

Parametry impulsów prostokątnych.

Najprostszy przerzutnik astabilny stanowi połączenie dwóch wzmacniaczy tranzystorowych objętych pojemnościowym dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Sprężenie to jest tak silne, że tranzystory T1 i T2 przechodzą na przemian ze stanu nasycenia w stan odcięcia i odwrotnie. Pracują więc jako przełączniki elektroniczne.

Tranzystorowy przerzutnik astabilny.

1. Schemat

b)przebiegi napięć w układzie

Generatory przebiegów liniowych

Przebieg liniowy charakteryzuje się liniową zmianą w czasie napięcia lub prądu. Najczęściej tego typu przebiegi są stosowane w technice pomiarowej, telewizji, radiolokacji. Praktycznie wytwarza się przebiegi piłokształtne i trójkątne. Idealny przebieg piłokształtny składa się z dwóch odcinków prostoliniowych, przy czym jeden z tych odcinków ma znacznie większe nachylenie niż drugi. Natomiast dla przebiegów trójkątnych nachylenia obydwu odcinków są jednakowe lub zbliżone. Rzeczywisty przebieg piłokształtny charakteryzują następujące parametry:

-czas trwania odcinka liniowegot_i

-czas powrotu t_p

-amplituda U_mr

-błąd rozmieszczenia ΔU_m

-błąd transmisji ΔU_r

-błąd nieliniowości δ_n

Impulsy piłokształtne: idealny i rzeczywisty

Najprostszy sposób otrzymywania napięć piłokształtnych polega na okresowym ładowaniu i rozładowaniu kondensatora.

Kształtowanie przebiegów liniowych:

1. Schemat

1. Przebieg napięcia na kondensatorze