RC-автогенератор с r-образным звеном ОС

Автогенератор построен на базе инвертирующего усилителя на ОУ. Т. к. в таком усилителе и сдвинуты на по фазе, то для соблюдения баланса фаз, т. е. для введения положительной обратной связи, выходное напряжение прежде чем подать обратно на вход, необходимо сдвинуть еще на .

Т. к. выходное сопротивление на ОУ мало, а входное – велико, то фазовый сдвиг на можно осуществить с помощью трех одинаковых RC-звеньев, каждое из которых изменяет фазу на .

 

Частотно-зависимая ОС, содержащая элементы , вносит сдвиг на частоте генерации. Резистор выполняет функцию частотно-независимой ОС.

Для возникновения автоколебания необходимо чтобы .

,

где

Частота генерации

При условии: и частота автоколебаний генератора: а для возникновения автоколебаний необходимо

Диоды и , включенные последовательно с обеспечивают нелинейность петлевого усиления и служат для автоматической стабилизации амплитуды колебаний.

При малой амплитуде колебаний диоды практически закрыты и петлевые усиления Это обеспечивает быстрое возбуждение колебаний.

При увеличении амплитуды колебаний динамическое сопротивление диодов падает, в соответствием с отношением: , где – температурный потенциал диодного перехода при комнатной температуре.

Следовательно, общее сопротивление снижается и амплитуда колебаний стабилизируется при таком значении , при котором для основной гармоники сигнала.

Основной недостаток таких схем состоит в том, что генерируемые колебания имеют значительные искажения формы, что объясняется отсутствием строгой избирательности к основной частоте r-образных RC-цепей.

Хороший генератор можно построить с использованием моста Вина, который включается в цепь положительной ОС.

 

Коэффициент преобразования:

Коэффициент будет вещественным по частоте , при которой откуда или при

Фазовый сдвиг на частоте :

Т. к. на частоте генерации , то для выполнения условия , должно быть равно

Мост Вина Включен в цепь ПОС. На частоте и Для выполнения условия баланса амплитуд, необходимо

Пренебрегая сопротивлением диодов, получаем:

, откуда

С помощью данной схемы могут быть получены малые искажения

Для автоматической стабилизации амплитуды выходного напряжения генераторов можно использовать полевой транзистор, у которого сопротивление канала зависит от напряжения затвор-исток

Резисторы подбирают таким образом, чтобы при открытом транзисторе коэффициент усиления , а при закрытом

 

В начальный момент времени конденсатор разряжен, транзистор открыт , амплитуда генерируемых колебаний нарастает. Их отрицательные полуволны через диод заряжают конденсатор , напряжение с которого поступает на затвор и закрывает его до тех пор, пока коэффициент передачи усилителя не станет и нарастание выходного напряжения не прекратится.

При практическом применении подобных генераторов, нагрузку желательно подключать через дополнительный буферный усилительный каскад (т. к. ПОС повышает выходное сопротивление ОУ).