Автогенераторы на оу с мостом Вина.

Обычный мост Вина, это частотно-зависимый мост, условие баланса которого выполняются на определенной частоте f0 квазирезонанса.

На практике часто в качестве элемента цепи обратной связи используется упрощенная схема моста Вина.

Зависимость сдвига фаз между входным и выходным напряжением от частоты f и коэффициента передачи β=Uвых/Uвх от частоты для упрощенной схемы моста Вина имеют вид:

Автогенератор на оу с использованием моста Вина.

Из уравнения баланса амплитуд (Кβ=1) следует, что в стационарном состоянии автогенератора во сколько раз усилитель увеличивает амплитуду сигнала, во столько раз цепь обратной связи уменьшает эту амплитуду. При самовозбуждении произведение Кβ, как правило, много больше единицы из-за большого К. При возрастании амплитуды колебаний усилительные элементы автогенератора входят в нелинейный режим работы. Поэтому с ростом амплитуды колебаний коэффициент усиления усилителя К уменьшается. Коэффициент передачи цепи положительной ОС от амплитуды колебаний, как правило, не зависит, а зависит только от частоты.

В точке А создаются баланс амплитуд:

Кβ=1

И амплитуда колебаний Uус(вых) на выходе усилителя (автогенератора) становится равной стационарной (Uст).

ОУ Э1 охвачен цепью положительной обратной связи (ПОС), образованной мостом Вина. Вход моста подключен к выходу ОУ, а выход моста – к неинвертирующему входу ОУ.

Т.к. входное сопротивление ОУ очень высокое, то такое подключение не нарушает симметрию моста. Ослабление ПОС, вносимое мостом Вина на частоте f0 равно β0=1/3, следовательно для нормальной работы генератора коэффициент усиления усилителя должен превышать:

Для улучшения формы выходного напряжения в генераторе применяется цепь нелинейной отрицательной обратной связи (ООС), стабилизирующей амплитуду выходного напряжения. Эта цепь состоит из элементов цепи ООС (R1, R2, Д1, Д2) и резистора R3, с которого снимается напряжение на инвертирующий вход ОУ.

Особенность этой ООС состоит в том, что коэффициент передачи ООС возрастает с увеличением амплитуды колебаний, (за счет уменьшения сопротивления диодов Д1, Д2 увеличивается напряжение на резисторе R3) и уменьшается коэффициент усиления усилителя. Поэтому, после включения ОУ под напряжение, амплитуда колебаний растет

(т.к. , а сопротивление диодов ). Однако, с ростом амплитуды, уменьшается сопротивление диодов Д1, Д2 и коэффициент передачи ООС увеличивается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления и стабилизации амплитуды на заданном уровне. Этот уровень регулируется с помощью переменного резистора R3.

В общем виде коэффициент усиления Э1 (если рассматривать его только как усилитель) определяется:

Поскольку , то

откуда

Из этого следует, что на частоте f0

- выполняется, т.к.

Пример автогенератора на ОУ с кварцевой

стабилизацией частоты (на последовательном резонансе)

Генераторы релаксационных колебаний.

Генераторы электрических колебаний, форма импульсов которых резко отличается от синусоидальной, называются релаксационными генераторами.

Релаксационные генераторы, форма импульсов которых близка к прямоугольной, называются мультивибраторами. Они могут работать в одном из трех режимов:

- автоколебательный (два состояния квазиустойчивого равновесия);

- ждущий (заторможенный) – (одно состояние устойчивого равновесия, другое состояние – квазиустойчивого равновесия);( название «одновибратор» некорректное).

- синхронизации (деления частоты)

Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН):

- автоколебательные;

- ждущие.

ГЛИН – генераторы, у которых передний фронт импульса изменяется линейно до некоторой заданной величины в течение заданного времени, а затем в течении короткого времени амплитуда выходного импульса уменьшается до нуля.

нелинейность

Характеризуются ГЛИН:

- размахом импульса – Um;

- длительностью рабочего хода – tp;

- временем восстановления – tв;

- периодом повторения:

- скоростью рабочего хода (в заданной точке):

_{- средней скоростью рабочего хода:}

_{Кср=Um/tp;}

- коэффициентом нелинейности:

, где Кн и Кк- значения скорости в начале и в конце рабочего хода, соответственно.(Е- от 0,01% до 10%)

- коэффициентом использования напряжения питания:

, где Un – напряжения питания ГЛИН.

Работа ГЛИН в ждущем режиме характеризуется включением формирования рабочего хода с приходом внешнего запускающего импульса.