Фазоайналдырғышы бар синусоидалды сигналдар генераторын есептеу


Мазмұны
Кіріспе
Синусоидалық тербелістер генераторлары
RC.ТИПТІ ГЕНЕРАТОРЛАР
ВИН КӨПІРІ БАР ГЕНЕРАТОРЛАР
ОПЕРАЦИЯЛЫҚ КҮШЕЙТКІШ
ОПЕРАЦИЯЛЫҚ КҮШЕЙТКІШТЕРДІҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ
ФАЗААЙНАЛДЫРҒЫШ
Есептеу
Генератор дегеніміз тұрақты ток қоректену көзінің энергиясын айнымалы сигнал энергиясына түрлендіруші электрондық схема. Негізінен генераторлар үш категорияға бөлінеді:
- синусоидалық сигналдар генераторы;
- тікбұрышты импульстер генераторы;
- формалары басқа сигналдар генераторы.
Тербелістерді сүйемелдеп тұру үшін келесі шарттар орындалуы тиіс:
- КБ (кері байланыс) тұзағы тұйықталғанда күшейту коэффициенті бірге тең (немесе одан асып түсуі) болуы тиіс;
- КБ тұзағындағы сигналдың фазасының ығысуы нөльге тең (немесе 360˚ еселі) болуы тиіс.
Синусоидалық сигналдар генераторларында индуктивті-сыйымдылықтық тізбектердің резонанстық қасиеттерін немесе кварц кристалының электрлік қасиеттерін пайдаланады, ал сигналдың жасанды түрде фазасының ығысуын RC – тізбектерінің көмегімен орындайды. Бұл әдістер жиілігі 0,1 Гц шамасынан бастап 400 МГц шамасынан асып түсетін формасы синусоидалы сигналдардың генераторын жасауға мүмкіндік береді.

1. Синусоидалық тербелістер генераторлары

Генераторлық құрылғылар арасында Синусойдалық (гармоникалық) тербелістер генераторлары және тік бұрышты тербелістер генераторлары, немесе формасы тік бұрышты сигналдар генераорлары (импульстер генераторлары). Формалары арнайы тербелістер генераторлары (мысалы, кернеуі сызықты өзгеретін генераторлар) бар.
Жалпы генератор деп автотербелмелі құрылымды айтады. Бұл құрылымда қоректендіру көздерінің энергиясы электр автотербелістер энергиясына түрлендіріледі. Синусоидалды тербелістер генераторлары құрылғының шығысында берілген
. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника: Учебник для вузов. Под ред. О.П.Глудкина. – М.: Горячая линия Телеком. 2005, – 768 с.
2. Гусев В. Г. Электроника и микропроцессорная техника. – М.: Высш. шк., 2006. – 800 с.
3. Лачин В.И. Электроника. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 704 с.
4. Павлов В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. – М.: Радио и связь, 2005. – 320 с.
5. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники.– М.: БИНОМ.Лаб.знаний, 2004. – 448 с.
6. Прянишников В.А. Электроника. – СПб.: КОРОНА принт, Бином Пресс, 2006. – 416 с.

Пән: Электротехника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Көлемі: 19 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 400 теңге




Мазмұны

Кіріспе
1. Синусоидалық тербелістер генераторлары2
2. RC-ТИПТІ ГЕНЕРАТОРЛАР5
3. ВИН КӨПІРІ БАР ГЕНЕРАТОРЛАР8
4. ОПЕРАЦИЯЛЫҚ КҮШЕЙТКІШ12
5. ОПЕРАЦИЯЛЫҚ КҮШЕЙТКІШТЕРДІҢ ҚОЛДАНЫЛУЫ
16
6. ФАЗААЙНАЛДЫРҒЫШ19
7. Есептеу21
8.

Кіріспе

Генератор дегеніміз тұрақты ток қоректену көзінің энергиясын айнымалы
сигнал энергиясына түрлендіруші электрондық схема. Негізінен генераторлар
үш категорияға бөлінеді:
- синусоидалық сигналдар генераторы;
- тікбұрышты импульстер генераторы;
- формалары басқа сигналдар генераторы.
Тербелістерді сүйемелдеп тұру үшін келесі шарттар орындалуы тиіс:
- КБ (кері байланыс) тұзағы тұйықталғанда күшейту коэффициенті бірге
тең (немесе одан асып түсуі) болуы тиіс;
- КБ тұзағындағы сигналдың фазасының ығысуы нөльге тең (немесе 360˚
еселі) болуы тиіс.
Синусоидалық сигналдар генераторларында индуктивті-сыйымдылықтық
тізбектердің резонанстық қасиеттерін немесе кварц кристалының электрлік
қасиеттерін пайдаланады, ал сигналдың жасанды түрде фазасының ығысуын RC –
тізбектерінің көмегімен орындайды. Бұл әдістер жиілігі 0,1 Гц шамасынан
бастап 400 МГц шамасынан асып түсетін формасы синусоидалы сигналдардың
генераторын жасауға мүмкіндік береді.

1. Синусоидалық тербелістер генераторлары

Генераторлық құрылғылар арасында Синусойдалық (гармоникалық)
тербелістер генераторлары және тік бұрышты тербелістер генераторлары,
немесе формасы тік бұрышты сигналдар генераорлары (импульстер
генераторлары). Формалары арнайы тербелістер генераторлары (мысалы, кернеуі
сызықты өзгеретін генераторлар) бар.
Жалпы генератор деп автотербелмелі құрылымды айтады. Бұл құрылымда
қоректендіру көздерінің энергиясы электр автотербелістер энергиясына
түрлендіріледі. Синусоидалды тербелістер генераторлары құрылғының шығысында
берілген жиіліктегі айнымалы тоқтың (кернеудің) пайда болуын қамтамасыз
етеді. Бұл генераторларда жиі тербелмелі LC-контурлар (әдетте параллель)
пайдаланылады.
Параллель LC-контурды өзімізге елестетейік. Егер бұл контурдың
сыйымдылығын белгілі бір кернеуге дейін зарядтасақ, онда оның ішінде
белгілі бір энергия “Ε” жиналады. Енді бұл зарядталған конденсаторды
индуктивтікке тұйықтайық. Бұның нәтижесінде конденсатор мен индуктивтік
орауыш арасында энергиямен тербелмелі алмасу жүреді. Пайда болатын
тербелістердің жиілігін келесі өрнектен табамыз:

fp=12;

ал тербелістер периодын келесі өрнекпен табамыз:

T=1f=2. (1.1)

периодтың төрттен бірі (14) өткенде “Ε” энергияның бәрі индуктивтік
орауыштың магнит өрісінде жиналады, ал конденсатор толығымен разрядталады.
Содан кейін конденсатор магнит өрісінің энергиясы есесінен зарядтала
бастайды да, Т2 уақытында конденсаторға “Ε” болып, бірақ конденсатор
астарларының полярлығы қарама-қарсыға өзгереді. Т уақыт кезінде конденсатор
қайтадан толығымен зарядталады да, тербеліс процесі жүре береді. Нақты
контурда әрдайым болатындықтан бұл тербелістер бәсеңдейді (сөнеді). Міне
осы сөнуді жою үшін контурға периодты түрде қосымша энергияны беру керек.
Әдетте энергиямен толықтыруды күшейткіш каскдтың көмегімен қоректендіру
көзінен іске асырады.
Синусоидалық тербелістер генераторлары жиілікті – таңдайтын оң
таңбалы КБ-мен қамтылған күшейткіш каскадтан тұрады да, бұл оң таңбалы КБ
берілген жиілікте өзіндік қызу режимінің орнықтылығын қамтамасыз етеді. Бұл
төмендегі сурутте

шығыс

1-сурет

синусоидалық тербелістер генераторының құрылымдық схемасы келтірілген. Бұл
жерде К және КБ коэффициенті k комплекстік шама ретінде белгіленеді де,
олардың жиілікке тәуелділігі ескеріледі. Бұны еске сақтап, жазғанда
әдеттегідей (нүктелерсіз) белгілей береміз.
Электрондық құрылғы автогенераторлық режимде жұмыс істеу үшін келесі
түрде жазылатын екі шарт орындалуы тиіс:

К*k (1.2a) және

, (1.2б)

бұл жердегі - күшейткіш енгізетін фазалық ығысу;

- КБ-тізбегінің енгізетін фазалық ығысуы;
п –бүтін сан.
Генератордың шығысында синусоидалық кернеуді алу үшін (1.2)-ші
қатнастар тек бір ғана жиілікте орындалуы тиіс.
Қатынас (1.2а)-амплитудалар балансы деп атауға келіскен.
Күшейткіштің шығысындағы сигналдың амплитудасы кірісіндегісінен “К” есе
үлкен болып шығады. Бірақ ол КБ тізбегімен “К” есе бәсеңдейді. Генерацияның
пайда болуы үшін КБ-тізбегімен кіріске келіп түсетін сигнал, құрылғының
кірісіне алғашқы болып түскен сигналдан кем болмауы тиіс, яғни
К 1 k.
Бұл шарт құрылғыны қоректендендіру көзіне қосқан кезде пайда болатын
тоқтар мен кернеулердің алғашқы өзгерулерінің керекті өсуін (артуын)
орындауға мүмкіндік береді. Генерацияның орныққан режимі келесі шартпен
беріледі:
К*k=1.
Бұл режимде генератордың кірісі мен шығысындағы сигналдар өздерінің
орныққан мәндеріне тең, яғни күшейту коэффициенті КБ коэффициентімен
????? Қатынас (1.2б)- фазалар балансы деп атауға келіскен.
Қоректендіру көзін қосқанда кірісте пайда болған сигнал күшейткішті және КБ-
тізбегін өткеннен кейін құрылғының кірісіне фазасын өзгертпей оралуы тиіс,
яғни фазалық ығысудың қосындыланған шамасы 0, 2π, 4π және тағы басқа болуы
тиіс. Бұның нәтижесінде токтың (немесе кернеудің) оң таңбалы КБ-тізбегімен
оралған сигналмен қосылып, шамасы артады. (1.2б) Қатынас генераторда
орнықты оң таңбалы КБ-ның қамтамасыз етуін міндетті етеді.
Синусоидалық тербелістер генераторларының жіктелуі жиілікті таңдау
элементтерінің қайсысы қолдануына тәуелді. Келесі генераторларды бөліп
алуға болады: LC-, RC- және кварц (акусто-электрондық) генераторлар деп.

2. RC-ТИПТІ ГЕНЕРАТОРЛАР

Төменгі жиіліктер диапазоны үшін RC-генераторлары қолданылады. Олар
резисторлардан және конденсаторлардан тұратын жиілікке тәуелді тізбектерге
негізделген және LC-генераторларға іспеттес структуралық сұлбасымен
жасалынады 1.8 сурет.
Генераторларды құруға арналған күшейткіштерде , шығыс сигнал кіріс
сигналмен қарсыфазалы бола алады () немесе фаза бойынша бірдейбола
алады (=0). Бірінші жағдайда жиілікке тәуелді кері байланысты RC-
тізбегі генерация жиілігінде берілетін сигналдың фаза бұрылуын іске
асыру керек (), екінші жағдайда берілетін сигналдың фазалық ығысуы
болмау керек =0. Екі есептін шығарылуы RC-тізбектерінің үлкен
мүмкіншіліктерімен сипатталады.

2- сурет

Берілетін сигналдың фазалық өзгеруін іске асыратын тізбектің
сұлбасы 2 суретте көрсетілген(R-параллельді сатылы типті сұлба ). Бұл
сұлбаның алынған себебі, төменгі жиілікті генераторларды құруға арналған
конденсаторлардың аз шамалары.
2 суретінің сұлбасында RC-түйінінің коэффициентінің жиілігіне және
Г-тәріздес элементарлы берілетін сигнал фазасына тәуелділігі қолданылады.
Нөлге жақын жиілікте бір түйінмен енгізілетін максималды фазалық ығысу
болады, фазалық ығысу болатын тізбекте кем дегенде үш тізбектей
қосылған түйіні болу керек. Әдетте үштүйінді немесе төрттүйінді (сирек)
тізбектер қолданылады.
x және φх жиілікке тәуелділігі үштүйінді тізбек үшін С1=С2=С3=с
және R1=R2=R3=R болғанда. болғандағы f0 жиілігі квазирезонансты деп
аталады. C және R параметрлерімен байланысты теңдеуі:

.
(1.3)

f0 жиілігінде көрсетілген параметрлер арасында қатынастары кезінде
берілу коэффициенті тең. Сонда, генератордың өзін-өзі қоздыруы
күшейткіштің күшейту коэффициенті Ku ≥29 болғанда бола алады.

3 сурет

Күшейткіш түйіні ретінде әдетте тұрақты тоқ күшейткіштері қолданылады,
көбінесе операциялық күшейткіш. ОК генератор сұлбасы 3 суретінде
көрсетілген. Кері байланысты жиілікке тәуелді тізбек күшейткіштің шығысы
мен инверттейтін кірісі арасында қосылған. Керекті күшейткіш түйінінің
күшейту коэффициентіне (Ku ≥29) (3) теңдеуіне байланысты RосR0≥29
қатынасының таңдалуымен жетуге болады. R0 – ге тең, R3 -пен бірлескен
инверттейтін күшейткіштің кіріс кедергісі тізбектің кері байланысты
жиілікке тәуелді тізбектің соңғы түйінінің кедергісінің активті
құраушысын анықтайды. Осыған байланысты (3) формуласы бойынша f0 жиілігін
есептеу үшін R1=R2=R3R0=R болу керек.

3. ВИН КӨПІРІ БАР ГЕНЕРАТОРЛАР

Квазирезонанстық жиілікте берілетін сигналдың фаза бойынша ығысуын
жасамайтын RC-тізбектерінің ішінде ең көп қолданылатыны Вин көпірі
сұлбасы(4 сурет).
ОК-те осындай генераторды құру кезінде (4.1 сурет) жиілікке тәуелді
кері байланыс түйінін (4 сурет) ОК-тің шығысы мен инверттемейтін кірісі
арасына қосады. RКБ және R0 элементтері күшейткіш түйінінің керекті күшейту
коэффициентін алу үшін арналған. f0 генерация жиілігінде Вин көпірлі
жиілікке тәуелді кері байланысты түйінінің жіберу коэффициенті x=13
болғандықтан, генератордың өзін-өзі қоздыруы Kос K0 ≥2 болғанды бола
алады.

4 сурет 4.1сурет

Сұлбадағы генерациялау жиілігі жиілікке-тәуелді квазирезонансты
жиілікке тең болады, ол мына формуладан шығарылады:

(2)

мұндағы R1=R2=R және С1=С2=С.
Керекті тербеліс амплитудасы сұлбаның күйге келтіруі кезінде R0 немесе
RКБ кедергілерінің түзетілуі арқылы келтіріле алады.
Вин көпірі бар генераторлардың жұмыс істеу сұлбаларын анығырақ
қарастырайық. Осындай генераторлар теріс кері байланысты тізбекте (5 сурет)
таржолақты күшейткіш негізінде жұмыс істейді. Бұл күшейткіштерді
сапалылықтың үлкен шамасы бар тербелісті контурды алуға қиын төменгі
жиіліктерде қолданған жөн.
Қарастырылатын күшейткіштің негізіне үлкен күшейту коэффициенті бар
екікаскадты күшейткіш салынған. (Бірінші каскад МП41А транзисторында
жасалған). Вин көпірінің екі иығы R1 және R2+R3 резисторларымен жасалған.
Бұл иықтардың ортақ нүктесі айнымалы тоқ бойынша қорек көзімен тұйықталады.
Басқа екі иық жиілікке-тәуелді кедергілері бар RC-тізбектерімен жасалған.
Көпірдің бір диагоналіне күшейткіштің шығыс транзисторы қосылған, басқа
диагональға күшейткіш кірісі қосылған.

5 сурет

Кіріс сигнал түзелетін RC-тізбегі арқылы беріледі, R және C шамалары
Вин көпіріндегімен бірдей болады. Түзететін тізбек күшейткіш коэффициентін
көпірді күйге келтіру жиілігінен тәуелсіз қылады да шығыс сигналдың фазасын
түзейді, сол кезде максималды күшейту кезінде шығыс сигналының фазасы
кірісіне қарсыфазалы болады.
Күшейткіштің кіріс кедергісі көпір диагоналіне қосылғандықтан, ол
баланс жиілігіне әсер етпейді.
Көпір балансы жиілігінде кіріске ешқандай да кері байланыс сигналы
берілмейді және күшейткіш өзінің үлкен күшейтуін сақтайды. Баланс
жиілігінен алыстаған кезде күшейткіш кірісіне теріс кері байланысты сигнал
беріледі, сонда күшейту кенеттен төмендейді. Амплитуда бойынша көпірдің
балансировкасы R3 резисторымен жүзеге асырылады. Теория көрсеткендей,
осындай күшейткіш бір тербелісті контуры бар резонансты күшейткіштің барлық
қасиеттеріне ие болады, оның сапалылығы:

(2.1)

Ал резонанстық жиілігі:

(2.2)

Резонанс жиілігінде кернеу бойынша күшейту коэффициенті максималды
болады:

(2.3)

Осы формулаларда К0 – бастапқы күшейткіштің(кері байланыс тізбегі жоқ
күшейткіш); R- Винн көпірінің жиілікке тәуелді иығындағы резистор
кедергісі; C- Винн көпірінің жиілікке тәуелді иығындағы конденсатор
сыйымдылығы; Rвх – бастапқы күшейткіштің кіріс кедергісі. Қаралатын схема
R3 резистор кедергісін өзгерту арқылы сапалылығының кез-келген мәндерін
алуға мүмкіндік береді.
Резонанс жиілігін өзгерту үшін жиілікке тәуелді тізбектерінде С
конденсатор сыйымдылығын өзгерткен дұрыс болар еді. Күйге келу жиілігінің
бірқалыпты өзгеруі R резисторларын айнымалы қылып бір осьта қосқан кезде
жүзеге асырыла алады.
Гармоникалық тербелістер генераторы (7 сурет) Винн көпірі бар
таржолақты күшейткіш негізінде жасалған. Сол үшін күшейткіш сұлбасы сызықты
емес амплитудаға тәуелді оң кері байланыс тізбегімен толықтырылған.
Күшейткіш шығысынан сигнал фазоинверттік каскадқа беріледі. Оның
коллекторлық тізбегінде кернеу бөлгіші орналасқан, одан күшейткіштін өзін-
өзі қоздыруын қамтамасыз ететін оң кері байланыс сигналы алып
тасталынады. Тербеліс контуры бар таржолақты күшейткіштерге қарағанда Винн
көпірі бар күшейткіштің бүкіл күшейткіш элементтері сызықты режимде жұмыс
істеген кезде шығысында бұрмаланбаған сигнал формасын береді. Деңгейдегі
тебеліс амплитудасын шектеу үшін, екінші теріс кері байланысы бар сызықты
емес тізбек енгізіледі, оның негізгі элементі екі диодтан құралған варистор
болып табылады. Кіші амплитудаларда диодтар жабық болады да оң кері
байланыс сенімді түрде сұлбаны қоздырып тұрады. Төртінші транзистордың
эмиттердегі тербеліс амплитудасы диодтар ашылуының кернеуіне жеткен кезде,
олар арқылы кері байланыс тізбекке түсетін және оң кері байланыс шамасын
азайтатын тоқ өте бастайды . Диодтар ашылуы кенеттен болады, сол үшін
варистор тербеліс амплитудасының өте тиімді стабилизациясын жүзеге асырады.

... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Сигналдар және оның математикалық сипаттамалары
Радиотехникалық сигналдар. Олардың классификациясы
Сигналдар. Үрдістермен жұмыс істеуге арналған жүйелік шақырулар
Есептеу желілерінен дәрістер
“Жергілікті есептеу желілерін жобалау”
Есептеу жүйелері
Есептеу машиналары
RC байланысы бар күшейткіштер
Жергілікті есептеу желілерін жобалау
Желілі күшейткішті есептеу
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь