Схеми простих генераторів низької частоти

Генератори низької частоти (ГНЧ) використовують для отримання незатухаючих періодичних коливань електричного струму в діапазоні частот від часткою Гц до десятків кГц. Такі генератори, як правило, представляють собою підсилювачі, охоплені позитивним зворотним зв'язком (рис. 11.7,11.8) через фазосдві-гающие ланцюжка. Для здійснення зв'язку з цим і для збудження генератора необхідні наступні умови: сигнал з виходу підсилювача повинен надходити на вхід зі зрушенням по фазі 360 градусів (або кратному йому, тобто О, 720, 1080 тощо градусів), а сам підсилювач повинен мати певний запас коефіцієнта посилення, KycMIN. Оскільки умова оптимального зсуву фаз для виникнення генерації може виконуватися тільки на одній частоті, саме на цій частоті і збуджується підсилювач з позитивним зворотним зв'язком.

Для зсуву сигналу по фазі використовують RC- і LC-ланцюга, крім того, сам підсилювач вносить в сигнал фазовий зсув. Для отримання позитивного зворотного зв'язку в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) використаний подвійний Т-подібний RC-міст; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) - міст Вина; в генераторах (рис. 11.3 - 11.6, 11.11 - 11.15) - фазосдвигающие RC-це-нирки. У генераторах з RC-ланцюжками число ланок може бути досить великим. На практиці ж для спрощення схеми число не перевищує двох, трьох.

Розрахункові формули і співвідношення для визначення основних характеристик RC-генераторів сигналів синусоїдальної форми наведені в таблиці 11.1. Для простоти розрахунку і спрощення підбору деталей використані елементи з однаковими номіналами. Для обчислення частоти генерації (в Гц) в формули підставляють значення опорів, виражені в Омах, ємностей - у Фарадах. Для прикладу, визначимо частоту генерації RC-генератора з використанням триланкової RC-це-пі позитивного зворотного зв'язку (рис. 11.5). При R = 8,2 кОм; З = 5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) робоча частота генератора буде дорівнює 9326 Гц.

Для того щоб співвідношення резистивної-ємнісних елементів генераторів відповідало розрахунковим значенням, вкрай бажано, щоб вхідні і вихідні ланцюги підсилювача, охопленого петлею позитивного зворотного зв'язку, що не шунтуватися ці елементи, не впливали на їх величину. У зв'язку з цим для побудови генераторних схем доцільно використовувати каскади посилення, що мають високий вхідний і низький вихідний опору.

На рис. 11.7, 11.9 наведені «теоретична» і нескладна практична схеми генераторів з використанням подвійного Т-моста в ланцюзі позитивного зворотного зв'язку.

Генератори з мостом Вина показані на рис. 11.8, 11.10 [Р 1 / 88-34]. Як УНЧ використаний двохкаскадний підсилювач. Амплітуду вихідного сигналу можна регулювати потенціометром R6. Якщо потрібно створити генератор з мостом Вина, перебудовується за частотою, послідовно з резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включають здвоєний потенціометр. Частотою такого генератора можна також управляти, замінивши конденсатори С1 і С2 (рис. 11.2, 11.8) на здвоєний конденсатор змінної ємності. Оскільки максимальна ємність такого конденсатора рідко перевищує 500 пФ, вдається перебудовувати частоту генерації тільки в області досить високих частот (десятки, сотні кГц). Стабільність частоти генерації в цьому діапазоні невисока.

На практиці для зміни частоти генерації подібних пристроїв часто використовують перемикаються набори конденсаторів або резисторів, а у вхідних ланцюгах застосовують польові транзистори. У всіх наведених схемах відсутні елементи стабілізації вихідної напруги (для спрощення), хоча для генераторів, що працюють на одній частоті або у вузькому діапазоні її перебудови, їх використання не обов'язково.

Схеми генераторів синусоїдальних сигналів з використанням триланкових фазосдвигающих RC-ланцюжків (рис. 11.3)

показані на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) працює на частоті 400 Гц [Р 4 / 80-43]. Кожен з елементів трехзвен-ної фазосдвигающей RC-ланцюжка вносить фазовий зсув на 60 градусів, при чотириланкової - 45 градусів. Однокаскадний підсилювач (рис. 11.12), виконаний за схемою з загальним емітером, вносить необхідний для виникнення генерації фазовий зсув на 180 градусів. Зауважимо, що генератор за схемою на рис. 11.12 працездатний при використанні транзистора з високим коефіцієнтом передачі по струму (зазвичай понад 45. 60). При значному зниженні напруги живлення і неоптимальном виборі елементів для завдання режиму транзистора по постійному струму генерація зірветься.

Так, звуковий генератор (рис. 11.13) працездатний при зміні напруги живлення в межах 1. 15 В (струм 2. 60 мА). При цьому частота генерації змінюється від 1 кГц (іпіт = 1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковий індикатор із зовнішнім управлінням (рис. 11.14) також працює при 1) піт = 1. 15 В; включення / вимикання генератора здійснюється шляхом здачі на його вхід логічних рівнів одиниці / нуля, які також повинні бути в межах 1. 15 В.

Інший низькочастотний LC-генератор, виконаний за каскодной схемою, показаний на рис. 11.17 [Р 1 / 88-51]. Як індуктивності можна скористатися універсальною або стирає головками від магнітофонів, обмотками дроселів або трансформаторів.

RC-генератор (рис. 11.18) реалізований на польових транзисторах [РЛ 10 / 96-27]. Подібна схема використовується зазвичай при побудові високостабільних LC-генераторів. Генерація виникає вже при напрузі живлення, що перевищує 1 В. При зміні напруги з 2 до 10 6 частота генерації знижується з 1,1 кГц до 660 Гц, а споживаний струм збільшується, відповідно, з 4 до 11 мА. Імпульси частотою від одиниць Гц до 70 кГц і вище можуть бути отримані зміною ємності конденсатора С1 (від 150 пФ до 10 мкФ) і опору резистора R2.

Представлені вище звукові генератори можуть бути використані в якості економічних індикаторів стану (включено / вимкнено) вузлів і блоків радіоелектронної апаратури, зокрема, світловипромінювальних діодів, для заміни або дублювання світлової індикації, для аварійної та тривожної індикації і т.д.