2. Какова роль цепи обратной связи в автогенераторе?

ПОС обеспечивает устойчивый режим самовозбуждения на требуемой частоте

3. Каковы условия существования незатухающих колебаний?

Для существования незатухающих колебаний требуется ОДНОВРЕМЕННОЕ (!) выполнение двух условий:

1. Баланса фаз

2. Баланса амплитуд

Если мы хотим получить именно СК то эти два условия должны выполнится на одной частоте или в узкой полосе частот.

4. Что такое баланс амплитуд и баланс фаз?

Условие баланса амплитуд - определяется в общем случае неравенством

K – Коэффицент усиления усилителя

X – Коэффицент передачи цепи обратной связи

1) Это соотношение показывает: Насколько ослабился сигнал при передаче через ПОС X , настолько он и должен усиливаться усилителем K. (т.е. потери в контурах должны быть покрыты усилителем)

Условие баланса фаз - фазовые сдвиги сигна­ла, создаваемые усилителем (_y) и звеном обратной связи (_), в сумме должны быть кратными 2, то есть

_y + _ = 2k, (1)

где k = 0, 1, 2, 3 ...

(Генератор должен работать в такт своим собственным колебаниям)

5. Какова роль источника питания в автогенераторе? (2)

Источник питания покрывает потери возникающие в колебательных контурах, тем самым обеспечивая генератор энергией для создания незатухающих колебаний.

(Для подачи энергии постоянного тока).

6. В каких случаях используют генераторы rc - типа и почему?

Генераторы RC – типа используются для генераторов на частоты в десятки и единицы кГц и ниже.

Получить частоты свыше 20 кгц от таких генераторов (RC) затруднительно так как на наиболее высоких частотах падает добротность контура⁽³⁾.

Нижняя же частота генератора ограничена лишь емкостью конденсаторов

Использование генераторов RC-типа на высоких частотах затруднительно из-за плохой добротности контура обусловленным слишком низким сопротивлением контуров. (равносильно закорачиванию, повышенный нагрев соответственно, повышенная температурная нестабильность всвязи с этим)

7. В каких случаях используют генераторы lc - типа и почему?

Генераторы LC – типа выполняются на частоты от десятков кГц и выше,

LC - эти генераторы имеют сравнительно высокую стабильность частоты колебаний, устойчиво работают при значительных изменениях параметрах транзистора, создает колебания с меньшим коэффициентом гармоник

Почему ?

Нерациональны на низкие частоты ввиду больших габаритов, и плохой добротности.

Если использовать LC на на низких частотах то нужно увеличить индуктивность, но во-первых размеры катушки будут велики (большие габариты из-за необходимости высокой индуктивности),

во-вторых произойдет падение добротности контура.

Q=R_{волновое}/R_потерь

R_{волновое}=КОРЕНЬ(L/C)

Хотя Rволновое на низких частотах будет велико, но сопротивление потерь будет значительно велико (из-за большой длины провода) в итоге добротность контура будет низкая, что не делает использование LC контуров на низких частотах невыгодным.

8. Как изменится частота колебаний автогенератора LC-типа (рисунок 1 б), если емкость конденсатора С_к уменьшить в 4 раза?

Увеличится в 2 раза

fг = 1/(2*пи * корень (Lк *Ск)

9. Может ли амплитуда выходного напряжения автогенератора превы­шать напряжение источника питания?

а)Может в LC – контуре с высокой добротностью, но это не рекомендуется, потому что возникнут искажения выходного сигнала, поэтому, во избежание искажений она должна быть значительно меньше напряжения ИП.

б)Может если мы подберем соответствующий Ku усилителя, но при этом должны выполнятся условия баланса амплитуд и фаз.

10. Для чего служит цепь отрицательной обратной связи в автогенера­торе RC-типа (рисунок 3 б) ?

ООС (Rос) служит для гашения лишних частот, останется одна частота либо узкая полоса частот.

ООС служит для получения необходимого коэффициента усиления,

необходимый коэффицент усиления будет соответствовать выбору отношения

Rос/R0 > 3 т.к. Ku = 1 + Rос/R0

(для неивертирующего усилителя)

11. Назовите способы стабилизации частоты ГСК.

Для стабилизации частоты ГСК применяются специальные схемы термокомпенсации и термостабилизцации LC контура, транзистора и всех остальных элементов генератора, даже источник питания. Или использованием кварца. Кристалл включённый в ПОС.

Высокая избирательность кристалла в значительной степени стабилизирует резонансное значение частоты генерации, задаваемого ПОС.

Для улучшения температурной стабильности схем следует правильно выбирать типы применяемых резисторов и конденсаторов.

Дополнение по требованию:

Наибольшая стабильность частоты с коэффициен­том _f =10^-3-10^-5 % достигается при использовании в генераторах кварцевого резонатора против единиц процентов в транзисторных ГСК.

12. Какие полупроводниковые приборы могут быть использованы при построении

ГСК?

1. Транзисторы

2. Диоды:

а) Туннельные

б) лавинные

в) Тинистор

г) Динистор

3) ОУ

13. Приведите схемы ГСК с использованием различных полупроводнико­вых приборов.

14. Для чего в генераторе на рисунке 6 первый каскад выполнен по схе­ме эмиттерного повторителя?

Это согласующий каскад, он необходим для соответствия Rвых Моста Вина (высокое) и Rвх усилителя (низкое).

Примечание теоретическое:

Эмиттерный повторитель (он же схема с ОК) имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление. Фазу сигнала не меняет. Усиление по току.

15. Объясните, какая отрицательная обратная связь использована в схеме на рисунке 6.

В схеме используется регулируемая ООС, необходимая для стабилизации генератора.

Для того чтобы амплитуда сигналов ГСК на выходе оставалась постоянной, в схеме необходима строго регулируемая ОС.

16. Приведите схему ГСК с кварцевым резонатором.

Для генерации колебаний необходимо построить LC контур на резонанс f кварц. Резонатора f0 в этом сопротивление LC контура велико, что позволяет получить большое Ku, а сопротивление кварца резонатора мало, что обеспечивает глубокую ПОС м/у «K» и «Б» транзистора.

Про Ku

Любое устройство:

Имеет источник питания E и имеет внутр. Сопротивление Ri

Напряжение на его нагрузке:

Г=Rн*E/(Ri+Rн)

При увеличении сопротивлении нагрузки амплитуда будет стремится к E источника питания т.е. Ku растёт

17. На примере рисунка 7 объясните принцип стабилизации амплитуды вы­ходного напряжения генератора с использованием светодиодов HL1, HL2.

Когда прямое падение напряжения на одном из диодов достигает нескольких сотен милливольт, диод открывается и уменьшает коэффициент усиления ОУ, стабилизируя амплитуду выходного сигнала на уровне, который определяется сопротивалениями выхода ОУ.

Недостаток: Наличие диодов приводит к возникновению нелинейных искажений.

18. Приведите схему ГСК на операционном усилителе с цепью обратной связи в виде двойного Т-образного моста.

19. Каким образом выполняется условие баланса амплитуд в схеме на рисунке 3?

Выполняется за счёт организации ООС, а также за счёт ПОС определяющей величины и фазы.

20. Дайте сравнительную характеристику схем ГСК на рисунке 3.

Во-первых схемы отличаются типом мостов:

3 а – Мост R-Парраллель с коэффицентом передачи 1/29

3 б – Мост Вина с коэффицентом передачи 1/3

а) Ku => 20 Rос/R0=> 20 f0= 1/(2*пи*корень (6) RC)

R1=R2=R3||R0 = R

б) каппа = 1/3 Ku>3 Rос/R0=>2 (Ku = 1 + Rос/R0)

f0 = 1/(2*пи * корень (R1*R2*C1*C2)) = 1/2пиRC

R1=R2=R

C1=C2=C

Схема на рис. 3а имеет перед другими преимущества, заключённые в том что она имеет наименьшие величины емкостей конденсаторов требуемых для построения НЧ генераторов.

Недостаток схемы на рис. 3б заключается в том что такие генераторы обычно требуют дополнительной стабилизации амплитуды и сложных схем регулировки частоты и амплитуды вых. Сигнала.

* - Кутдусов может спросить: Как именно ? И потребовать нарисовать схему Моста и соотношения.

5