2.2. Расчет генератора

Генератор можно выполнить на основе LC контура, на кварцевом элементе, на RC – элементах. LC генератор содержит намоточные элементы, намотка осуществляется вручную, что является не перспективным. Рассмотрим генератор с RC элементами [4], собранном на микросхеме AD2 (рис.24.4).

При в устройстве возникают автоколебания, частота которых определяется формулой .

Обычно используют в частотно-зависимой ветви моста Вина равные сопротивления и равные емкости R₁₃ = R₁₄ = R, C₉ = C₈ = C, частоту автоколебаний находят по соотношению f_г = 1/(2πRC), причем автоколебания возникают при условии, что коэффициент усиления усилителя, составленного из ОУ и резисторов R₁₁ и R₁₂, больше трех. Иначе говоря, должно быть выполнено условие R₁₂ / R₁₁>2.

Установившиеся гармонические автоколебания в замкнутой цепи возможны только при условии точного равенства единице коэффициента петлевого усиления на частоте f_г. Но для возникновения автоколебаний нужно, чтобы вначале коэффициент петлевого усиления был больше единицы. После возникновения автоколебаний их амплитуда стабилизируется в конечном счете на таком уровне, при котором за счет нелинейного элемента в петле коэффициент усиления снижается до единицы. Если не предпринимать специальных мер, то упомянутая нелинейность проявляется в амплитудной характеристике ОУ; в этом случае форма автоколебаний может заметно отличаться от синусоиды.

При С=1 нФ в соответствии с рекомендациями [4] определим значения сопротивлений по формуле

;

Примем R₁₂ =51 кОм; значение сопротивления R₁₁ будет равно R₁₁<R₁₂/2

Так как мы работаем с большими сигналами выберем операционный усилитель AD2 таким, чтобы его частота единичная усиления f₁ была больше 100 f_г.

В связи с тем, что ОУ работает только от одного источника питания на него подаем приоткрывающее напряжение U₀ = 2,5 В.

Генератор через резистор R₁₀ подключается к пьезоизлучателю. Данные по пьезоизлучателю приведены в приложении 24.1. В связи с невозможностью макетирования преобразований напряжение – звук – напряжение исследование этих устройств производить не будем. Ограничимся тем, что генератор должен выдать частоту в соответствии с таблицей 24.1 с размахом близким к максимально возможному

_"Ø",

где значение U_"1" – значение напряжения на выходе оу когда он полностью закрыт, U_"Ø" – значение напряжения на выходе ОУ когда он полностью открыт. Эти значения можно взять из отчета по лаб.№12 (23) или провести соответствующий эксперимент. Подстройку резонансной частоты осуществим резисторами R₁₃ ; R₁₄ .

2.3. Определение параметров доплеровского преобразователя

В связи с тем, что расчет преобразователя сложен, приходится определять его параметры экспериментально; снимается зависимость выходного напряжения преобразователяU_выхmd в функции от выходного напряжения усилителя (то есть входного напряжения преобразователя ) при фиксированном напряжении генератора. Коэффициент преобразования определяется по формуле

Затем определяется зона входного сигнала, в пределах которой коэффициент преобразования остается постоянным; требуемое выходное напряжение усилителя берется таким чтобы оно лежало в линейной зоне доплеровского преобразователя. Для уменьшения влияния помех от преобразования желательно смотреть сигнал на выходе фильтра УНЧ1,установив временно следующие параметры R₉=220k , C₆=2.2мкФ, C₇ =0.34нФ. Учтем что .

В дальнейшем рассчитаем и установим нужные значения УНЧ1(смотри пункт РАСЧЕТ УНЧ)