32. Использование стабилитронов для обеспечения баланса амплитуд

Иногда, для обеспечения баланса амплитуд, в качестве нелинейного элемента используется стабилитрон. Схема такого генератора представлена на рис.9.22.

Рис.9.22. Квадратурный генератор с обеспечением баланса амплитуд на основе двуханодного стабилитрона VD

На элементах VD, r реализован двухуровневый ограничитель напряжения, с амплитудой, определяемой типом двуханодного стабилитрона VD. Напряжение пробоя должно быть меньше, чем максимальное выходное напряжение ОУ2. Тогда можно записать:

,

где , – коэффициенты передач, соответственно, фазосдвигающей цепи на основе первого ОУ1 и интегратора на основе второго ОУ;

– напряжение пробоя двуханодного стабилитрона.

Обозначая . Можно записать

,

где, как описывалось раньше, можно выписать следующие расчётные соотношения:

;

;

.

Зададимся коэффициентом , тогда можно записать:

,

пусть , , , .

,

откуда

.

33. Использование ару для обеспечения баланса амплитуд

На рис.9.24 представлена функциональная схема генератора с цепью автоматической регулировки усиления.

Рис.9.24. Функциональная схема генератора с использованием АРУ для обеспечения баланса амплитуд

УС1 - усилитель переменного напряжения и ФСЦ - фазосдвигающая цепь образуют генератор, причём УС1 имеет возможность изменять свой коэффициент усиления под действием управляющего напряжения. Преобразователь переменного напряжения в постоянное ПрПП, схема сравнения СС, усилитель постоянного напряжения УС2 и напряжение уставки образуют цепь автоматической регулировки усиления. При подаче питания на генератор в начальный момент коэффициент усиления УС1 велик и колебания нарастают. По мере достижения выходного напряжения генератора напряжения уставки коэффициент усиления УС1 падает. В тот момент, когда , при значительном коэффициенте , соблюдается баланс амплитуд. Реализации данного подхода отображены на рис.9.25.На рис.9.25а представлена схема генератора, в котором коэффициент усиления усилителя на основе ОУ изменяется управляемым резистором , отмечен пунктиром. Он реализован на основе полевого транзистора VT с p-n переходом, сопротивление сток-исток которого изменяется при изменении напряжения на затворе, . Чем больше напряжение , тем больше сопротивление канала транзистора VT. На элементах , , реализован пиковый детектор (преобразователь переменного напряжения в постоянное ПрПП). Стабилитрон задаёт уставку . Если амплитуда выходного напряжения превышает напряжение , он пробивается и через диод подзаряжает , тем самым увеличивая сопротивление полевого транзистора и уменьшая коэффициент усиления. Это ведёт к уменьшению амплитуды колебаний. Если амплитуда мала, то на затворе присутствует небольшое напряжение, его сопротивление мало, а коэффициент усиления усилителя большой – амплитуда колебаний генератора нарастает.На рис. 9.25б представлен ещё один вариант реализации АРУ, в котором на основе реализован управляемый резистор , с помощью которого изменяется коэффициент усиления усилителя генератора на ОУ1. На диодах , реализован преобразователь переменного напряжения в постоянное ПрПП, а на основе ОУ2 реализована схема сравнения, на один из входов которой подано напряжение уставки . В целом, работа схемы не отличается от рассмотренной ранее. Однако, амплитуду выходного напряжения можно изменять путём изменения напряжения уставки.Качество синусоидального сигнала (коэффициент гармоник) определяется не столько самой схемой генератора, сколько дополнительными цепями, обеспечивающими баланс амплитуд. При фиксированной частоте по качеству сигнала альтернативой рассмотренных генераторов является генератор прямоугольных колебаний с последующим избирательным усилителем, настроенным на первую гармонику. В таком генераторе легко достигнуть значения коэффициента гармоник меньше, чем . Однако, перестройки/подстройки частоты в нём нет.Для обеспечения широкого диапазона перестройки частоты используют генераторы треугольных колебаний с последующим преобразованием их формы в синусоидальную при помощи функциональных преобразователей. При этом достигаются очень широкие диапазоны изменения частоты, причём частота регулируется одним элементом. Это так называемые свип-генераторы. Они обладают минимальным переходным процессом установки частоты после подачи регулирующего воздействия. Как правило, такие генераторы имеют наряду с синусоидальным ещё треугольный и прямоугольный выходные сигналы. Однако коэффициент гармоник в таких генераторах невысок .

Рис.9.25. Генераторы синусоидальных колебаний с обеспечением баланса амплитуд цепью АРУ