Анализ принципиальной схемы.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Часто в литературе описываются генераторы с так называемым мостом Вина в цепи положительной обратной связи, перестраиваемым обычно сдвоенным переменным резистором. К сожалению, несмотря на кажущуюся простоту таких генераторов, повторить их в любительских условиях далеко непросто, особенно, если учесть возросшие требования к нелинейным искажениям измерительного сигнала. Необходимое для снижения искажений сохранение идентичности сопротивлений органа перестройки частоты во всем диапазоне требует применения весьма точных сдвоенных переменных резисторов, а они большинству радиолюбителей практически недоступны. Попытки повышения качества сигнала введением различных стабилизирующих цепей (нелинейных делителей, АРУ), как правило, приводят к улучшению одних параметров за счет ухудшения других

Рассматриваемый в данной работе генератор перестраивается одним переменным резистором, обладает достаточно хорошими техническими характеристиками и прост в налаживании.

Упрощенная принципиальная схема генератора изображена на рис. 1. На ОУ DA1 и элементах R1 — R3, С1 собран широко применяемый и описанный в литературе регулируемый фазовращатель, вносящий сдвиг фазы сигнала, равный ф1, который определяется отношением емкости кон-денсатора С1 и сопротивления резистора R1.

Рисунок 1

С выхода фазовращателя сигнал поступает на цепь стабилизации амплитуды EL1R4, компенсирующую влияние таких дестабилизирующих факторов как температура и неидеальность параметров ОУ.

На ОУ DA2 и резисторах R5 — R7 выполнен обычный инвертирующий усилитель. Вносимый им сдвиг фазы ф2 постоянен и равен 180°. Подстроечный резистор R6 служит для установки требуемого уровня выходного сигнала.

Конденсатор С2 с входным сопротивлением каскада на ОУ DA1 образует цепь, дополнительно сдвигающую фазу сигнала на угол ф3, который в сумме со сдвигом фазы, вносимым этим каскадом, составляет 180°.

Таким образом, общий сдвиг фазы в генераторе ф=ф1+ф2+фз=360°, т.е. выполняется одно из условий возникновения генерации — баланс фаз.

Согласно [1] выражение для частоты генерируемого сигнала выглядит так:

, (3).

Главное достоинство описываемого генератора — постоянство коэффициента передачи при любом, отличном от нуля, значении сопротивления регулирующего частоту переменного резистора R2 и при любом отношении R3/RI.

Следует, однако, отметить, что неидеальность параметров ОУ накладывает некоторые ограничения на выбор сопротивления резисторов R1 — R3. Так, максимальное сопротивление переменного резистора R2 не должно превышать 100 кОм из-за влияния входных сопротивления и емкости ОУ, а минимальное не должно быть меньше 0, 1R_H_DA2, чтобы не перегрузить микросхему DA2, так как это может вызвать увеличение нелинейных искажений сигнала. Такие же ограничения накладываются и на резисторы R1, R3, причем следует также иметь в виду, что чрезмерное увеличение отношения R3/R1, определяющего коэффициент передачи фазовращателя на ОУ DA1, ухудшает его частотные свойства, т. е. понижает верхнюю граничную частоту рабочего диапазона. Оптимальным сопротивлением резисторов R1 и R3 следует считать 2... 20 кОм, резистора R2 — 0, 2... 20 кОм.

Нетрудно показать, сто коэффициент перекрытия частоты K_f=f_max/f_min= = , где K_R2=R2_max„/R2_min — коэффициент перекрытия сопротивления резистора R2. Таким образом, изменение сопротивления этого резистора от 0, 2 до 20 кОм обеспечит перестройку частоты с коэффициентом перекрытия, равным 10.

Полная принципиальная схема показана на рисунке 2.

Рисунок 2

Регулируемый фазовращатель собран на ОУ DA1. Сигнал с его выхода поступает на эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе VT1. Этот каскад создает условия для нормальной работы генератора на низкое сопротивление нагрузки и цепи стабилизации амплитуды, состоящей из ламп накаливания ELI—EL3 и подстроенного резистора R13, с помощью которого регулируют напряжение сигнала на выходе генератора. С одного поддиапазона на другой генератор переключают переключателем SA1, требуемую частоту сигнала устанавливают переменным резистором R3.

С движка резистора R13 сигнал подается на инвертирующий усилитель (ОУ DA2), коэффициент передачи которого определяется отношением спротивлений резисторов R16 и R14. Подключенная параллельно последнему цепь R15C10 компенсирует влияние паразитных фазовых сдвигов в ОУ, позволяя сохранить характер и масштаб изменения частоты как функции сопротивления резистора R3 в области высших частот рабочего диапазона. (Кстати, введение этой цепи сделало невозможным изменение сопротивления резистора в цепи ООС, охватывающей ОУ DA2, поэтому регулятор напряжения выходного сигнала пришлось включить в цепь стабилизации амплитуды).

Конденсатор С13 компенсирует небольшой подъем АЧХ в области высших частот, вызванный введением цепи R15C10, и уменьшает нелинейные искажения сигнала на этих частотах.

Выходное напряжение генератора устанавливают переключателем SA2, подключая нагрузку к той или иной части делителя R7 — R11. При необходимости число значений выходного напряжения можно выбрать любым другим, включив соответствующее число резисторов в цепь эмиттера транзистора VT1. Суммарное сопротивление этих резисторов не должно превышать 150 Ом.

В соответствии с условием схему необходимо преобразовать для заданных параметров: диапазон установки частоты сигнала 10…100 Гц; диапазон установки выходного напряжения 0…2В. Поскольку задан только один диапазон частоты, переключатель SA1 и конденсаторы С1-С6 (см. схему рисунка 2) нужно исключить. Также исключается переключатель SA2 и ставится вместо него эмиттерный повторитель для плавной регулировки выходного напряжения (в соответствии с рекомендациями ).

После внесения соответствующих изменений схема генератора выглядит в соответствии с рисунком 3.

основополагающая

Рисунок 3

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒