Mga elektronikong generator

Ang mga generator ay mga elektronikong aparato na nagko-convert ng enerhiya ng isang direktang kasalukuyang pinagmumulan sa alternating kasalukuyang enerhiya (electromagnetic oscillations) na may iba't ibang anyo ng kinakailangang dalas at kapangyarihan.

Ang mga electronic generator na ginagamit sa radio broadcasting, gamot, radar, ay bahagi ng mga analog-to-digital converter, microprocessor system, atbp.

Walang elektronikong sistema ang kumpleto nang walang panloob o panlabas na mga generator na tumutukoy sa bilis ng operasyon nito. Mga pangunahing kinakailangan para sa mga generator — katatagan ng dalas ng panginginig ng boses at ang kakayahang mag-alis ng mga signal mula sa mga ito para sa karagdagang paggamit.

Pag-uuri ng mga elektronikong generator:

1) ayon sa anyo ng mga signal ng output:

- sinusoidal signal;

— mga hugis-parihaba na signal (multivibrator);

— linearly varying voltage signal (CLAY) o tinatawag din silang sawtooth voltage generator;

- mga espesyal na signal ng hugis.

2) mula sa dalas ng nabuong mga oscillation (kondisyon):

— mababang dalas (hanggang sa 100 kHz);

— mataas na dalas (higit sa 100 kHz).

3) sa pamamagitan ng paraan ng paggulo:

— na may independiyenteng (panlabas) na paggulo;

— na may self-excitation (autogenerators).

Autogenerator — isang self-excited na generator, na walang panlabas na impluwensya, na nagko-convert ng enerhiya ng mga mapagkukunan ng enerhiya sa tuluy-tuloy na panginginig ng boses, halimbawa, isang vibrating circuit.

Figure 1 — Block diagram ng generator

Ang mga electronic generator circuit (Larawan 1) ay binuo ayon sa parehong mga scheme tulad ng mga amplifier, ang mga generator lamang ang walang mapagkukunan ng input signal, ito ay pinalitan ng isang positibong feedback signal (PIC). Ipinapaalala namin sa iyo na ang feedback ay ang paglipat ng bahagi ng output signal sa input circuit. Ang kinakailangang waveform ay ibinibigay ng istraktura ng feedback loop. Upang itakda ang dalas ng oscillation, ang mga circuit ng OS ay itinayo sa mga LC o RC circuit (tinutukoy ng dalas ang oras ng pag-recharge ng capacitor).

Ang signal na nabuo sa PIC circuit ay inilalapat sa input ng amplifier, pinalakas ng isang factor K at ipinadala sa output. Sa kasong ito, ang bahagi ng signal mula sa output ay ibinalik sa input sa pamamagitan ng PIC circuit, kung saan ito ay pinahina ng isang kadahilanan ng K, na magpapahintulot sa pagpapanatili ng isang pare-pareho ang amplitude ng output signal ng generator.

Ang mga oscillator na may independiyenteng panlabas na paggulo (mga pumipili na amplifier) ​​ay mga power amplifier na may kaukulang partial range, ang input nito ay isang electrical signal mula sa isang oscillator. Ang mga ito. isang partikular na frequency band lamang ang pinalakas.

Mga generator ng RC

Upang lumikha ng mga low-frequency generator, karaniwang ginagamit ang mga operational amplifier, tulad ng isang PIC circuit, ang mga RC circuit ay naka-install upang magbigay ng isang ibinigay na frequency f0 ng sinusoidal oscillations.

Ang mga RC circuit ay mga frequency filter—mga device na nagpapasa ng mga signal sa isang partikular na hanay ng frequency at hindi pumasa sa maling hanay.Sa kasong ito, sa pamamagitan ng feedback loop, ang amplifier ay ibinabalik sa input ng amplifier, na nangangahulugang isang partikular na frequency o frequency band lamang ang pinalakas.

Ipinapakita ng Figure 2 ang mga pangunahing uri ng frequency filter at ang kanilang frequency response (AFC). Ang frequency response ay nagpapakita ng bandwidth ng filter bilang isang function ng frequency.

Figure 2 — Mga uri ng frequency filter at ang kanilang frequency response

Mga uri ng mga filter:

— mga low-pass na filter (LPF);

— mga high-pass na filter (HPF);

— band pass filter (BPF);

— pagharang sa mga filter ng dalas (FSF).

Ang mga filter ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang cut-off frequency fc sa itaas o sa ibaba kung saan mayroong matalim na pagpapahina ng signal. Ang mga passband at mga filter ng pagtanggi ay nailalarawan din ng bandwidth ng IFP (RFP non-pass).

Ang Figure 3 ay nagpapakita ng isang diagram ng isang sinusoidal generator. Ang kinakailangang pakinabang ay itinakda gamit ang OOS circuit ng resistors R1, R2. Sa kasong ito, ang PIC circuit ay isang bandpass filter. Ang resonant frequency f0 ay tinutukoy ng formula: f0 = 1 / (2πRC)

Upang patatagin ang dalas ng nabuong mga oscillations, ang mga quartz resonator ay ginagamit bilang isang frequency tuning circuit. Ang quartz resonator ay isang manipis na mineral plate na naka-mount sa isang quartz holder. Tulad ng alam mo, ang kuwarts ay mayroon epekto ng piezoelectric, na ginagawang posible na gamitin ito bilang isang sistema na katumbas ng isang de-koryenteng oscillating circuit at nagtataglay ng mga resonant na katangian. Ang mga resonant frequency ng mga quartz plate ay mula sa ilang kilohertz hanggang libu-libong MHz na may frequency instability na karaniwang nasa pagkakasunud-sunod ng 10-8 at mas mababa.

Figure 3 — Diagram ng isang RC sine wave generator

Ang mga multivibrator ay mga elektronikong generator square wave signal.

Ang multivibrator sa karamihan ng mga kaso ay gumaganap ng function ng isang master oscillator na bumubuo ng trigger input pulses para sa kasunod na mga node at block sa isang pulse o digital action system.

Ipinapakita ng Figure 4 ang isang diagram ng isang IOU-based symmetric multivibrator. Symmetrical — ang oras ng pulso ng isang hugis-parihaba na pulso ay katumbas ng oras ng pag-pause tpause = tpause.

Ang IOU ay sakop ng positibong feedback — isang circuit R1, R2 na kumikilos nang pantay sa lahat ng frequency. Ang boltahe sa non-deflecting input ay pare-pareho at depende sa paglaban ng mga resistors R1, R2. Ang input boltahe ng multivibrator ay nabuo gamit ang OOS sa pamamagitan ng RC circuit.

Figure 4 — Schematic ng isang simetriko multivibrator

Ang antas ng boltahe ng output ay nagbabago mula sa + Usat hanggang -Us at vice versa.

Kung ang output boltahe Uout = + Usat, ang capacitor ay sisingilin at ang boltahe Uc na kumikilos sa inverting input ay tumataas nang exponentially (Fig. 5).

Sa pagkakapantay-pantay na Un = Uc, magkakaroon ng matalim na pagbabago sa output voltage Uout = -Us, na hahantong sa overcharging ng capacitor. Kapag naabot ang pagkakapantay-pantay -Un = -Uc, magbabago muli ang estado ng Uout. Ang proseso ay paulit-ulit.

Figure 5 — Mga diagram ng timing para sa operasyon ng multivibrator

Ang pagbabago sa time constant ng RC circuit ay nagreresulta sa isang pagbabago oras ng pag-charge at pagdiskarga ng kapasitor, at samakatuwid ang dalas ng oscillation ng multivibrator. Bilang karagdagan, ang dalas ay nakasalalay sa mga parameter ng PIC at tinutukoy ng formula: f = 1 / T = 1 / 2t at = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

Kung kinakailangan upang makakuha ng asymmetric rectangular oscillations para sa t at ≠ tp, ang mga asymmetric multivibrator ay ginagamit, kung saan ang kapasitor ay recharged sa iba't ibang mga circuit na may iba't ibang mga constant ng oras.

Ang isang solong vibrator (naghihintay na mga multivibrator) ay idinisenyo upang bumuo ng isang parihabang boltahe na pulso ng kinakailangang tagal kapag nalantad sa isang maikling trigger pulse sa input. Ang mga monovibrator ay madalas na tinatawag na electronic time delay relay.

Mayroong higit pa sa teknikal na panitikan. ang pangalan ng one-shot ay ang naghihintay na multivibrator.

Ang isang monovibrator ay may isang pangmatagalang steady state, ang equilibrium nito bago ilapat ang trigger pulse. Ang pangalawang posibleng estado ay pansamantalang matatag. Ang univibrator ay pumapasok sa estadong ito sa ilalim ng pagkilos ng isang trigger pulse at maaaring nasa loob nito para sa isang limitadong oras na tv, pagkatapos nito ay awtomatiko itong bumalik sa orihinal nitong estado.

Ang mga pangunahing kinakailangan para sa mga single-shot na aparato ay ang katatagan ng tagal ng output pulse at ang katatagan ng paunang estado nito.

Ang mga linear voltage generator (CLAY) ay bumubuo ng mga pana-panahong signal na linearly na nag-iiba (sawtooth pulses).

Sawtooth pulses ay nailalarawan sa pamamagitan ng tagal ng gumaganang stroke tp, ang tagal ng return stroke sa at ang amplitude Um (Figure 6, b).

Upang lumikha ng isang linear na pag-asa ng boltahe sa oras, ang singil (o paglabas) ng isang kapasitor na may pare-parehong kasalukuyang ay kadalasang ginagamit. Ang pinakasimpleng pamamaraan ng CLAY ay ipinapakita sa figure 6, a.

Kapag ang transistor VT ay sarado, ang capacitor C2 ay sinisingil ng power supply Up sa pamamagitan ng risistor R2. Sa kasong ito, ang boltahe sa kapasitor at samakatuwid sa output ay tumataas nang linearly.Kapag ang isang positibong pulso ay dumating sa base, ang transistor ay bubukas at ang kapasitor ay mabilis na naglalabas sa pamamagitan ng mababang resistensya nito, na nagbibigay ng isang mabilis na pagbawas ng output boltahe sa zero-at vice versa.

Ginagamit ang CLAY sa mga beam scanning device sa mga CRT, sa mga analog-to-digital converter (ADC), at iba pang mga conversion device.

Figure 6 - a) Ang pinakasimpleng pamamaraan para sa pagbuo ng linearly na pagbabago ng boltahe b) Time diagram ng trion pulses.