84. Генераторы низкой частоты на биениях
В ряде устройств, связанных с геофизической разведкой, лабораторными исследованиями, измерительными схемами, применяются генераторы гармонических колебаний звуковых частот (10–30 Гц / 15 – < 20 кГц).
Рассмотренные генераторы типа LС мало пригодны для генерации колебаний звуковых частот, так как при этих частотах колебательный контур должен обладать очень большой индуктивностью L или емкостью С.
В первом случае одновременно с L растет активное сопротивление контура R, а добротность контура Q = ω0L / R при этом убывает.
Во втором случае рост емкости уменьшает величину характеристического сопротивления контура
, что также приводит к снижению добротности. Уменьшение добротности контура приводит к уменьшению стабильности частоты генератора. Перестройка контура для изменения частоты в пределах указанного диапазона требует плавного изменения индуктивности или емкости в 104–106 раз.
Рис. 86. Структурная схема генератора на биениях:
а) гетеродин с постоянной частотой;
б) гетеродин с переменной частотой;
в) преобразователь частоты; г) усилитель
Для генерации колебаний звуковых частот используются два высокочастотных генератора типа LС, образующих генератор на биениях (рис. 86).
Один из генераторов типа LС настроен на постоянную частоту f1, а другой имеет плавную настройку, и его частота f2 может изменяться от f1 до f2. Обычно f1 = 200 кГц, а f2 изменяется в пределах 200–180 кГц.
Колебания от обоих генераторов, называемых гетеродинами, попадают в преобразователь частоты, на выходе которого получается напряжение разностной частоты f3 = f1 – f2.
В случае необходимости это напряжение усиливается. Так как разностная частота f3 соответствует частоте биений высокочастотных колебаний, то такой генератор называют генератором на биениях.
Генераторы на биениях не дают стабильных по частоте колебаний, так как если частота одного из гетеродинов отклоняется на ∆f от своего номинального значения, то на такую же величину изменяется частота биений.
Хотя по отношению к частоте гетеродина величина ∆f может быть очень малой, она может оказаться недопустимо большой относительно частоты биений.
Например, при f1 = 200 кГц и f3 = 40 кГц и относительно малой нестабильности гетеродина, равной 0,001 % ∆ f составит 2 Гц. При этом относительное отклонение частоты
85. Принцип действия выпрямительного устройства
Для получения постоянного тока, необходимого для питания разнообразных схем электроники, зарядки аккумуляторов и других целей, широко применяются выпрямительные устройства, преобразующие энергию переменного тока в энергию постоянного тока.
Выпрямительное устройство, или выпрямитель, содержит три основных элемента (рис. 87): трансформатор 1, электрический вентиль 2 и фильтр 3.
Трансформатор изменяет величину переменного напряжения, получаемого от источника питания, приводя ее в соответствие с требуемой величиной выпрямленного напряжения.
Когда величина напряжения источника питания соответствует требующемуся выпрямленному напряжению, необходимость в трансформаторе отпадает.
Вентиль осуществляет основную функцию выпрямителя – преобразует переменный ток в постоянный.
В качестве вентилей в выпрямителях применяют электронные лампы – кенотроны, полупроводниковые диоды (селеновые, меднозакисные, германиевые и кремниевые), а также ионные приборы.
Фильтр служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока (напряжения) на выходе выпрямителя.
Выпрямители, применяемые в геофизических устройствах, рассчитаны на малые мощности (порядка десятков и сотен ватт) и работают от однофазной сети.
Такие выпрямители называются однофазными
Они делятся на:
1) однополупериодные, в которых ток может проходить через вентиль каждый период переменного напряжения только в течение одной половины периода;
2) двухполупериодные, в которых ток проходит через вентили в течение обоих полупериодов.
В выпрямителях геофизической аппаратуры обычно используются электронные и полупроводниковые вентили.