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).