Усилители генераторов электрических сигналов

Рассказываем, для чего нужны генераторы сигналов и в каких областях применяются. Описываем различные виды приборов, приводим их схемы.

Усилители генераторов электрических сигналов

Генераторы сигналов

Генераторы сигналов – приборы, позволяющие получать электрические, акустические и иного рода импульсы. Устройства бывают разных видов — обычно прибор подбирают под конкретную цель. Решающими факторами при выборе могут оказаться форма прибора, его статические функции и энергетические показатели. Устройство применяют в разных сферах — как в медицине, так и в быту (стиральные машины, микроволновки).

Историческая справка

Первый генератор был создан в 1887 году немецким физиком Германом Герцем. Прибор разрабатывался на основе индукционной катушки (или катушки Румкорфа). Он был искровым и вырабатывал электромагнитные волны. Потом история развивалась так:

  • 1913 г. Другой немецкий ученый, Александр Мейснер, создал электронный генератор с ламповым каскадом и общим катодом.
  • 1915 г. Появилась ламповая (или индуктивная) схема. Включение контура было автотрансформаторным, что отличало его от ранних изобретений. Идея принадлежала американскому физику Ральфу Хартли.
  • 1919 г. На этот раз идея снова принадлежит американцам. Ученый Эдвин Колпитц создал устройство на электронной лампочке, подключаемое к колебательному контуру посредством емкостного разделителя напряжения.

Это было лишь начало. Позже инженерами разных стран было создано множество вариаций электронных генераторов.

Как устроен генератор сигналов?

Устройство генерирует импульсы различной природы для замера параметров электронных приборов. Большинство генераторов работает только при наличии входного импульса, амплитуда которого постоянно меняется.

Стандартная модель сигнального генератора состоит из нескольких частей:

  1. Экран на передней панели. Нужен для отслеживания колебаний и управления ими.
  2. Редактор. Расположен в верхней половине экрана. Позволяет выбрать функцию.
  3. Секвенсор. Размещён чуть ниже редактора, дает информацию о частоте колебаний.
  4. Регулятор. Контролирует и настраивает частоту изменений.
  5. Выходы сигналов. Обычно располагаются под экраном в самом низу прибора. Рядом – кнопка включения оборудования.

Смещение сигнала и его амплитуда обычно регулируются 2 кнопками. Работа с файлами происходит через мини-панель. Она дает пользователю просмотреть результаты тестирования или сохранить их для будущего анализа.

Принцип действия

Рассмотрим схему действия на примере простейшего электронного генератора. Есть проводник и магнитное поле, по которому он движется. В качестве проводника обычно используют рамку.

Принцип действия таков:

  1. Рамка крутится внутри поля и пересекает линии магнитной индукции, отчего образуется электродвижущая сила.
  2. Электродвижущая сила воздействует на ток, который начинает двигаться по рамке.
  3. Электроток проникает в наружную цепь за счет контактных колец.

Схема генератора похожа на схему усилителя. Разница в том, что у первого нет источника входного сигнала. Он заменяется сигналом положительной обратной связи (ПОС).

В процессе обратной связи (ОС) часть выходного сигнала направляется на входную цепь. Структура такого импульса задается спецификой цепи обратной связи. Чтобы обеспечить нужную периодичность колебаний, цепи ОС создают на базе LC или RC-цепей. Частота будет зависеть от времени перезарядки конденсатора.

После формировки в цепи ПОС сигнал отправляется на вход усилителя. Там он умножается в несколько раз и поступает на выход. Оттуда часть отправляется на вход посредством цепи ПОС и снова ослабляется, возвращаясь к исходному значению. Благодаря такой схеме внутри устройства поддерживается постоянная амплитуда выходного сигнала.

Как устроен генератор смешанных сигналов?

Принцип действия генератора смешанных импульсов направлен на то, чтобы ускорить образование сигналов и воспроизводить их с максимальной точностью. Передняя панель прибора снабжена органами управления для контроля самых важных и часто изменяемых параметров. Менее востребованные и редко используемые функции можно найти в меню на основном экране.

Регулятором уровня устанавливается амплитуда движения выходного сигнала. Амплитуду и смещение можно регулировать без входа в многоуровневую систему меню.

Отдельный регулятор также позволяет изменить частоту дискретизации путем изменения периодичности выходного сигнала. При этом форму последнего этот настройщик изменить не сможет. Такая функция есть лишь в меню на основном экране редактирования. Форму выбирают при помощи сенсорной панели или мышки. Пользователь открывает нужную страницу и просто заполняет бланк с цифровой клавиатуры или поворотной ручкой.

Виды генераторов сигналов

Приборы различаются по ряду характеристик. Например, по форме сигнала (синусоидальные, прямоугольные, в виде пилы), по частоте (низкочастотные, высокочастотные), по принципу возбуждения (независимое, самовозбуждение). Однако существует несколько основных видов — о них и расскажем подробнее.

Синусоидальный

Прибор усиливает первоначальный синусоидный код в десятки раз. На выходе получается частота до 100 МГц. При этом исходный синус, как правило, не превышает 50 МГц. Генераторы синусоидального импульса активно используют при проверке блоков питания, инверторов и другой высокочастотной техники, а также радиоаппаратуры.

Генератор низкочастотный

Ниже схема самого простого низкочастотного генератора. На ней видно, что в приборе присутствуют переменные резисторы. Они позволяют корректировать форму и частоту сигнала. Изменить силу импульса можно подключенным модулятором KK202.

Такой прибор подойдет для настройки аудиоаппаратуры (звуковых усилителей, проигрывателей). Наиболее доступным вариантом низкочастотного генератора является обычный компьютер. Достаточно скачать драйверы и подключить его к аппаратуре через переходник.

Генератор звуковой частоты

Стандартная конструкция с микросхемами внутри. Напряжение подается в селектор, а сам сигнал генерируется в одной или нескольких микросхемах. Частоту можно настраивать при помощи модуляционного регулятора. Прибор отличается более обширным диапазоном частоты, чем аналоги (до 2000 кГц).

Импульсы произвольной формы

Генераторы с импульсами произвольной формы имеют повышенную точность. Погрешность минимальная — до 3%. Выходной импульс подвергается тонкой регулировке с применением шестиканального селектора. Прибор вырабатывает частоту от 70 Гц.

Устройства делят по степени синхронизации. Зависит она от типа коннектора, который установлен в прибор. Поэтому сигнал может усиливаться за 15-40 ньютон-секунд. Некоторые модели работают на 2 режимах – линейном и логарифмическом. Режим меняется переключателем, за счет чего корректируется амплитуда.

Контроллеры сложных сигналов

В сборке присутствуют только многоканальные селекторы, так как приборы получают импульсы сложной формы. Сигналы многократно усиливаются, режим можно изменить при помощи регулятора. Вариацией такого прибора считается DDS (устройство по схеме прямого цифрового синтеза).

Базовая плата оборудуется микроконтроллерами, которые легко снимаются и ставятся на место. В некоторых моделях можно заменить микроконтроллер одним движением. Если редактор монтированный, ограничители установить нельзя. Прибор генерирует измерительный сигнал мощностью до 2000 кГц с погрешностью до 2%.

Генератор цифрового сигнала

Цифровые генераторы популярны, потому что отличаются высокой точностью. Пользоваться ими удобно, однако они нуждаются в тщательной настройке. Здесь стоят коннекторы KP300, резисторы достигают сопротивления от 4 Ом. Это позволяет добиться предельно допустимого внутреннего напряжения в схеме.

Области применения

Генераторы сигналов используют современные лаборатории разработчиков электронных и измерительных приборов. Одинаковые генераторы могут применяться в кабинетах от начального до продвинутого уровня.

Однако эти функциональные устройства применяют для настройки и тестирования оборудования и в областях, более доступных обывателю. Вот лишь неполный список устройств, которые используют генераторы:

  • мобильные телефоны, техника для передачи данных, радио- и телеприемники;
  • вычислительные приборы;
  • инверторы, источники бесперебойного питания от электричества или импульсов;
  • бытовые приборы (СВЧ-печи, стиральные и посудомоечные машины);
  • измерительные приборы (амперметры, вольтметры, осциллографы);
  • медицинская аппаратура (томографы, электрокардиографы, аппараты УЗИ).

Находчивые пользователи применяют устройства и для иных целей. Например, прибором Tektonix AFG 3000 измеряли емкости, а RStamp SMA100A хорошо показал себя в регулировке аэронавигационных систем.

Электронные генераторы

Генераторами называются электронные устройства, преобразующие энергию источника постоянного тока в энергию переменного тока (электромагнитных колебаний) различной формы требуемой частоты и мощности.

Электронные генераторы применяются в радиовещании, медицине, радиолокации, входят в состав аналого-цифровых преобразователей, микропроцессорных систем и т. д.

Ни одна электронная система не обходится без внутренних или внешних генераторов, задающих темп ее работы. Основные требования к генераторам – стабильность частоты колебаний и возможность снятия с них сигналов для дальнейшего использования.

Классификация электронных генераторов:

1) по форме выходных сигналов:

— сигналов прямоугольной формы (мультивибраторы);

— сигналов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) или их еще называют генераторами пилообразного напряжения;

— сигналов специальной формы.

2) по частоте генерируемых колебаний (условно):

— низкой частоты (до 100 кГц);

— высокой частоты (свыше 100 кГц).

3) по способу возбуждения:

— с независимым (внешним) возбуждением;

— с самовозбуждением (автогенераторы).

Автогенератор — генератор с самовозбуждением, без внешнего воздействия преобразующий энергию источников питания в незатухающие колебания, например, колебательный контур.

Рисунок 1 – Структурная схема генератора

Схемы электронных генераторов (рисунок 1) строятся по тем же схемам, что и усилители, только у генераторов нет источника входного сигнала, его заменяет сигнал положительной обратной связи (ПОС). Напоминаем, что обратная связь — это передача части выходного сигнала во входную цепь. Необходимая форма сигнала обеспечивается структурой цепи обратной связи. Для задания частоты колебаний цепи ОС строятся на LC или RC-цепях (частоту определяет время перезаряда конденсатора).

Сигнал, сформированный в цепи ПОС, поступает на вход усилителя, усиливается в К раз и поступает на выход. При этом часть сигнала с выхода возвращается на вход через цепь ПОС, где ослабляется в К раз, что позволят поддерживать постоянную амплитуду выходного сигнала генератора.

Генераторы с независимым внешним возбуждением (избирательные усилители) являются усилителями мощности с соответствующим частным диапазоном, на вход которых подаётся электрический сигнал от автогенератора. Т.е. происходит усиление только определенной полосы частот.

Для создания генераторов низкой частоты обычно используют операционные усилители, в качестве цепи ПОС устанавливают RC-цепи для обеспечения заданной частоты f0 синусоидальных колебаний.

Читайте также  Уравнение движения ротора синхронного генератора

RC-цепи представляют собой частотные фильтры — устройства, пропускающее сигналы в определённом диапазоне частот и не пропускающее в не этого диапазона. При этом по цепи обратной связи на вход усилителя возвращается, а значит и усиливается только определённая частота или полоса частот.

На рисунке 2 показаны основные типы частотных фильтров и их амплитудно-частотная характеристика (АЧХ). АЧХ показывает пропускную способность фильтра в зависимости от частоты.

Рисунок 2 – Типы частотных фильтров и их амплитудно-частотная характеристика

— фильтры нижних частот (ФНЧ);

— фильтры верхних частот (ФВЧ);

— полосовые частотные фильтры (ПЧФ);

-заграждающие частотные фильтры (ЗЧФ).

Фильтры характеризуются частотой среза fc, выше либо ниже которой идет резкое ослабление сигнала. Полосовые и заграждающие фильтры характеризуются также шириной полосы пропускания у ПЧФ (непропускания у ЗЧФ).

На рисунке 3 приведена схема синусоидального генератора. Необходимый коэффициент усиления задаётся с помощью цепи ООС на резисторах R1, R2.Для обеспечения сдвига по фазе равного 0, цепь ПОС подключена между выходом ОУ и его неинвертирующим входом. При этом цепь ПОС представляет собой полосовой фильтр. Частота резонанса f0 определяется по формуле: f0 = 1/(2πRC)

Для стабилизации частоты генерируемых колебаний в качестве частотозадающей цепи используют кварцевые резонаторы. Кварцевый резонатор представляет собой тонкую пластину минерала, установленную в кварцедержателе. Как известно, кварц обладает пьезоэффектом, что позволяет использовать его как систему, эквивалентную электрическому колебательному контуру и обладающую резонансными свойствами. Резонансные частота кварцевых пластин лежат в пределах от нескольких единиц килогерц до тысяч МГц с нестабильностью частоты, обычно порядка 10 -8 и ниже.

Рисунок 3 – Схема RC-генератора синусоидальных сигналов

Мультивибраторы — это электронные генераторы сигналов прямоугольной формы.

Мультивибратор в подавляющем большинстве случаев выполняет функцию задающего генератора, формирующего запускающие входные импульсы для последующих узлов и блоков в системе импульсного или цифрового действия.

На рисунке 4 приведена схема симметричного мультивибратора на ИОУ. Симметричный – время импульса прямоугольного импульса равно времени паузы tимп = tпаузы.

ИОУ охвачен положительной обратной связью – цепь R1,R2, действующей одинаково на всех частотах. Напряжение на неивертирующем входе постоянно и зависит от сопротивления резисторов R1,R2. Входное напряжение мультивибратора формируется при помощи ООС через цепочку RC.

Рисунок 4 – Схема симметричного мультивибратора

Уровень напряжения на выходе изменяется с +Uнас на -Uнас и обратно.

Если напряжение выхода Uвых = +Uнас конденсатор заряжается и напряжение Uс, действующее на инвертирующем входе возрастает по экспоненциальному закону (рис. 5).

При равенстве Uн = Uс произойдёт скачкообразное изменение выходного напряжения Uвых = -Uнас, что вызовет перезаряд конденсатора. При достижении равенства -Uн = -Uс снова произойдёт изменение состояние Uвых. Процесс повторяется.

Рисунок 5 – Временные диаграммы работы мультивибратора

Изменение постоянной времени RC-цепи приводит к изменению времени заряда и разряда конденсатора, а значит и частоты колебаний мультивибратора. Кроме того, частота зависит от параметров ПОС и определяется по формуле: f = 1/T = 1/2tи = 1/[2 ln(1+2 R1/R2)]

При необходимости получить несимметричные прямоугольные колебания для tи ≠ tп, используют несимметричные мультивибраторы, в которых перезаряд конденсатора происходит по разным цепочкам с различными постоянными времени.

Одновибраторы (ждущие мультивибраторы) предназначены для формирования прямоугольного импульса напряжения требуемой длительности при воздействии на входе короткого запускающего импульса. Одновибраторы часто называют еще электронными реле выдержки времени.

В технической литературе встречается еще одно название одновибратора – ждущий мультивибратор.

Одновибратор обладает одним длительно устойчивым состоянием равновесия, в котором он находится до подачи запускающего импульса. Второе возможное состояние является временно устойчивым. В это состояние одновибратор переходит под действием запускающего импульса и может находиться в нем конечное время tв, после чего автоматически возвращается в исходное состояние.

Основными требованиями к одновибраторам являются стабильность длительности выходного импульса и устойчивость его исходного состояния.

Генераторы линейно-изменяющихся напряжений (ГЛИН) формируют периодические сигналы, изменяющиеся по линейному закону (пилообразные импульсы).

Пилообразные импульсы характеризуются длительностью рабочего хода tр, длительностью обратного хода tо и амплитудой Um (рисунок 6, б).

Для создания линейной зависимости напряжения от времени чаще всего используют заряд (или разряд) конденсатора постоянным током. Простейшая схема ГЛИН приведена на рисунок 6, а.

Когда транзистор VT закрыт, конденсатор С2 заряжается от источника питания Uп через резистор R2. При этом напряжение на конденсаторе, а значит и на выходе линейно возрастает. При поступлении на базу положительного импульса транзистор открывается, и конденсатор быстро разряжается через его малое сопротивление, чем обеспечивается быстрое уменьшение выходного напряжения до нуля – обратный ход.

ГЛИН применяются в устройствах развертки луча в ЭЛТ, в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) и других преобразовательных устройствах.

Рисунок 6 – а) Простейшая схема для формирования линейно изменяющегося напряжения б) Временная диаграмма импульсов пилообразной формы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Усилители генераторов электрических сигналов

Здравствуйте! Собираю усилитель вч

Но при сборе первого каскада на VT1, с коллектора данного транзистора нет сигнала. Я думаю это связанно с тем, что на вход базы приходит синусоидальный сигнал с амплитудой около 1 вольта или меньше, и чтобы его усилить нужно задать смещение на базе VT1, которое в данной схеме отсутствует. Значит ли это что на схеме допущена ошибка? (второй каскад на VT2 не собирал)

Смещение на базу первого транзистора поступает с эмиттера второго транзистора.

Ну и напоследок.
Данная схема не потянет полосу 50 МГц
Максимум мегагерц десять. Где то после 10 МГц пойдет сильный завал.
ВЧ коррекции с помощью конденсатора С2 будет явно недостаточно.

_________________
Подпись пока не придумал.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

А если поставить более высокочастотные транзисторы на вроде BFG591? Не могли бы вы посоветовать достойную схемку усилителя ВЧ?
Спасибо.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

_________________
Подпись пока не придумал.

Приглашаем всех желающих 13 октября 2021 г. посетить вебинар, посвященный искусственному интеллекту, машинному обучению и решениям для их реализации от Microchip. Современные среды для глубинного обучения нейронных сетей позволяют без детального изучения предмета развернуть искусственную нейронную сеть (ANN) не только на производительных микропроцессорах и ПЛИС, но и на 32-битных микроконтроллерах. А благодаря широкому портфолио Microchip, включающему в себя диапазон компонентов от микроконтроллеров и датчиков до ПЛИС, средств скоростной передачи и хранения информации, возможно решить весь спектр задач, возникающий при обучении, верификации и развёртывании модели ANN.

_________________
Ваше открытие опровергает науку? Нет, это наука опровергает ваш бред.
Будете бредить — не удивляйтесь, оказавшись в МЯУ!
Иногда замечаю подписи типа «МЯУ — это помойка». в МЯУ. Все там будем.

Компания TRACO представила ультракомпактные ИП, монтируемые на печатную плату. В семейство входят три серии с выходной мощностью 3, 5 и 10 Вт. Особенность серий – малогабаритность; серии на 3 и 5 Вт имеют посадочный размер 1″x1″ (25,4×25,4 мм), а модели на 10 Вт имеют размер 1,5″х1″ (38,5х25,4 мм). При этом эти серии ИП обладают усиленной изоляцией и предназначены для широкого применения в различных приложениях.

Да.
Вам просто кажется.

Второй каскад, это эмиттерный повторитель и фазу он не крутит.

_________________
Подпись пока не придумал.

_________________
Пока сам себя не пнёшь с места не сдвинешься

_________________
Пока сам себя не пнёшь с места не сдвинешься

_________________
Пока сам себя не пнёшь с места не сдвинешься

_________________
Пока сам себя не пнёшь с места не сдвинешься

На модуле AD9850(51) есть фильтр.

Если мощность нужна до 100 мВт можно поискать подходящий mmic — MAR3, MAR6, ERA1 (3, 5), MGA86576 и т.п. их много. Схема там примитивная (можно глянуть пример тут https://www.sv1afn.com/mmicamp.html) типа как УНЧ на накой нибудь TDA2003, но из за того, что они СВЧ, придется уделить большое внимание правильному обвесу/монтажу, обычно в даташите есть пример и рекомендации как их правильно на плате разводить, а то может загенерить запросто.

Кстати вот. На глаза попалось сегодня в папке с картинками К сожалению не помню где взял, но стараюсь без отзывов схемы не сохранять — кто то его делал видимо. Правда тут может нижняя граница по частоте не устроить, но можно подобрать другую mmic — схема особо не изменится, зато с АРУ — для генератора самое то.

_________________
Спасение утопающих дело рук самих утопающих.

купил Era 2+ . сделаю копию с алиекспрес усилителя.
http://www.changpuak.ch/electronics/mar_era_bias.php
по етому калькулятору произвел росчет. напряжение 12в. мин.частота 0.4мгц
конденсатор 7,95n — ето какой поставит вместо него .? на 10нф? ето три одинакових конденсатора должни бить?
и индуктивностьт 198мкгн- ставить 200 дросель дпм.?
или надо напряжение 9в или 5в? немогу понять? как правильно расчитать.?
и частоту надо задавать минимальную ту от которой работает генератор или ту которую мне надо усиливать тоесть 27мгц.?

Читайте также  Форд фокус перезаряд генератора

Добавлено after 32 minutes 37 seconds:
еще мисли вслух- етот же усилитель на ЕРА можна ж включить на вход приемника радиостанции- должна тогда сильно увеличится чуствительность соответственно дальность приема??

ЛЕКЦИЯ 24. ГЕНЕРАТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Электронным генератором сигналов называют устройство, посредством

которого энергия внешних источников питания преобразуется в электрические колебания требуемой частоты, формы и мощности. Электронные генераторы входят в состав структурных схем многих электронных приборов. Они используются в универсальных измерительных приборах, осциллографах, микропроцессорных системах, телевизорах, радиоприемниках и т.д.

Классификация генераторов выполняется по ряду признаков: форме колебаний, их частоте, выходной мощности, назначению, типу используемого активного элемента, виду частотно-избирательной цепи обратной связи.

По назначению генераторы делятся на технологические, измерительные, медицинские, связные.

По форме колебаний их делят на генераторы гармонических и негармонических сигналов.

По выходной мощности генераторы делят на маломощные (менее 1 Вт), средней мощности (от 1 до 100 Вт) и мощные (более 100 Вт).

По частоте генераторы делят на инфранизкочастотные (менее 10 Гц), низкочастотные (от 10 Гц до 100 кГц), высокочастотные (от 100 кГц до 100 МГц), СВЧ (выше 100 МГц).

По используемым активным элементам генераторы делят на ламповые, транзисторные, на ОУ, на тунельных диодах, динисторах.

По типу частотно-избирательных цепей ОС различают генераторы LC, RC и RL типа.

2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Обобщенная структурная схема генератора электрических сигналов должна содержать источник питания и преобразователь энергии источника в электрические колебания. Схема преобразователя приведена на рис. 24.1, а. Она содержит усилитель, частотно-избирательную цепь положительной обратной связи (ПОС), а также цепь ООС.

Обозначим модуль коэффициента усиления усилителя – К, модуль коэффициента передачи цепи ПОС – В, а модуль коэффициента передачи цепи ООС – М. По своему составу структурная схема генератора во многом соответствует схеме избирательного усилителя. Отличие схем заключается в количественных соотношениях для значений коэффициентов К, В и М, а также в требованиях к ФЧХ цепи ПОС.

Определим требования к этим параметрам генератора. Для этого функционирование генератора разделим на два этапа: этап возбуждения и этап стационарного режима. На этапе возбуждения в генераторе возникают колебания, и амплитуда их постепенно нарастает (рис. 24.1, б). На втором этапе амплитуда колебаний стабилизируется, и генератор переходит в стационарный режим.

На этапе возбуждения колебаний основную роль играет цепь ПОС. Эта цепь определяет условия возбуждения колебаний, их частоту и скорость нарастания амплитуды. После возникновения колебаний их амплитуда нарастает до тех пор, пока действие ООС не ограничит значение К. На этапе возбуждения цепь ООС не работает.


Цепь ПОС, как правило, выполняется на пассивных R, L, C элементах, поэтому она имеет потери. Эти потери компенсируются усилителем.

Рассмотрим процессы возникновения и установления колебаний на выходе генератора. При включении питания в схеме возникнут колебания, обусловленные переходными процессами в транзисторах или ОУ, зарядом емкостей или индуктивностей. Эти колебания поступают на вход усилителя в виде сигнала На выходе усилителя формируется сигнал

Сигнал поступает в цепь ПОС и ослабляется в раз. На выходе цепи ПОС он имеет значение

и вновь поступает на вход усилителя, т.е.

(24.1)

Из (24.1) следует, что если амплитуда колебаний на выходе усилителя будет нарастать. При колебания затухают. Когда

, (24.1) принимает вид:

(24.2)

При соблюдении условия (24.2) схема генератора переходит в ста-ционарный режим. Условие (24.2) распадается на два условия, которые называются условиями баланса амплитуд и фаз:

(24.3)

Условие баланса амплитуд показывает, что в режиме возбуждения колебаний коэффициент усиления усилителя должен быть больше коэффициента затухания цепи ПОС, т.е.

Для перехода к стационарному режиму в схему включается цепь с ООС. Она изменяет значение до точного соблюдения баланса амплитуд.

Условие баланса фаз означает, что полный фазовый сдвиг в замкнутом контуре генератора должен быть равен 2nπ, где n – любое целое число (как правило, n=1). Условие баланса фаз позволяет определять частоту генерируемых колебаний. Если баланс фаз выполняется только на одной частоте, то генерируются гармоническое колебание. Если условие баланса фаз выполняется для ряда частот, то колебания будут негармоническими.

3. ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Одна из возможных схем генератора гармонических колебаний была рассмотрена в лекции 23. В этом вопросе основное внимание уделим анализу физических процессов в нескольких практически применяемых схемах генераторов на транзисторах. В качестве частотно-избирательных цепей такие схемы используют колебательный контур, включаемый в цепь коллектора. Цепь ОС может быть реализована трансформаторной связью (рис. 24.2, а).

В схеме рисунка 24.2, а транзистор Т, Lк, Cк и Rб образуют резонансный усилитель по схеме с ОЭ. В такой схеме сдвиг фаз между Uвх и Uвыхφк равен π. Элементы Lдр и Cф образуют фильтр в цепи питания. Фильтр не пропускает переменную составляющую в цепь источника питания. Элемент Rб образует схему смещения с фиксацией тока базы. Индуктивность Lб, включена в цепь базы и образует ПОС. Связь между Lб и Lк трансформаторная. Для выполнения баланса фаз включение катушек встречное, т.е. φβ = π.

Рассмотрим физические процессы более подробно. Пусть в момент времени t = 0 включено питание. Бросок тока коллектора вызовет в контуре Lк, Cк

колебания с частотой ω, причем,

где Um— начальная амплитуда свободных колебаний, d = (Gвых + β·Gвх)/2·Cк, Gвых,Gвх – выходная и входная проводимости резонансного усилителя, β – коэффициент передачи тока базы транзистора.

Учтем затухание В, вносимое элементами ПОС. Тогда

Для самовозбуждения генератора необходимо, чтобы потери δ были отрицательными. Это возможно, если

(Gвых + β Gвх·B)

| следующая лекция ==>
ЛЕКЦИЯ 23. УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ | ЛЕКЦИЯ 25. ИМПУЛЬСНЫЕ УСТРОЙСТВА

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Тема: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Опции темы
  • Версия для печати
  • Подписаться на эту тему…

Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Доброго всем !
Хочу соорудить усилитель для двух канального DDS генератора . желательная выходная мощность не ниже

100W на канал.
полоса не ниже чем 100khz , а лучше до

Линейную печку не хотелось бы делать ((( хотя .

кто что посоветует или может ткнет в готовую схему ?!

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Я так думаю альтернативы АВ нету.

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

———- Сообщение добавлено 11.43 ———- Предыдущее сообщение было 11.40 ———-

У меня тоже есть ДДС генератор с 14 битным ЦАПом, но мне 100 ватт не нужно, хотел себе какой-нибудь ушной композитник прикрутить, да все времени нет

———- Сообщение добавлено 12.02 ———- Предыдущее сообщение было 11.43 ———-

Я вот все к Хантеку присматриваюсь, по идее, если там ЦАП действительно 16 бит, то если сделать ему нормальный выхлоп, можно очень не плохой прибор получить.

———- Сообщение добавлено 12.02 ———- Предыдущее сообщение было 12.02 ———-

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

а что думаете про opa549 или opa541 ?

Последний раз редактировалось mantrid; 02.11.2015 в 02:21 .

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Была тема о модернизации генератора г3-118 там и был предложен вариант усилителя
поищите немного по форуму

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

100W на канал.
полоса не ниже чем 100khz , а лучше до

500khz
Линейную печку не хотелось бы делать ((( хотя .
кто что посоветует или может ткнет в готовую схему ?!

Делайте любой из YESов, искажения, с четырьмя нулями после запятой, проверено!

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Надо сначала узнать разрядность ЦАПа этого генератора, от этого и плясать. Если там 8 бит, то усил с крайне низкими искажениями там не нужен.

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Вопрос крайне сложный.
1. Что такое ДДС и каков его спектр сигнала на выходе.
Советую посмотреть в ПДФ на вашу микросхему.
2. В спектре ДДС присутствует огромное количество комбинационных частот, как от опоры, так и от внутренних процессов.
Таким образом — для правильного использования ДДСа основным и главным вопросом является пассивная фильтрация. Активная не приемлема из-за большого уровня комбинационных частот, которые в активном фильтре приведут, еще к большему его росту.

Оптимальным согласованием для ДДСа является симметричный трансформаторный выход, с подавлением основного образа, пассивная фильтрация, желательно диапазонная с расчетом подавления комбинационных частот.
Усилитель — это последний вопрос.
Кроме того крайне важен правильный выбор режима работы ДДСа, расчет опорной частоты, расчет внутренних умножителей, режимов загрузки и тд.
На сайте АD, в разделе документация есть множество пояснительных статей, рекомендую с ними ознакомиться.
Вот типичный спектр ДДСа, впрочем это касается и любого ЦАПа:

Качественные синтезаторы частот на основе ДДС имеют сложную систему фильтрации, диапазонные фильтры, программные методы снижения комбинационных частот и тд.
Просто прикрутить ДДС к усилителю — однако!

Последний раз редактировалось оператор; 05.11.2015 в 14:21 .

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

я имею ввиду законченые генераторы
например тот же hantek http://www.hantek.com/en/ProductDetail_12_149.html
или любой сигнал генератор произвольной формы с TTL выходом.
В прямом смысле DDS типа AD9xxx -тоже есть . но он не особо сейчас интересует

Читайте также  Щиток для включения генератора

по фильтру думаю обрезать все до мегагерца . или нужно несколько фильтров ставить ? или может сварганить фильтр с переменным диапазончиком .

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

по фильтру думаю обрезать все до мегагерца .

Это Вы серьезно? Почитайте для начала, что такое ДДС.

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

по фильтру думаю обрезать все до мегагерца .

Это Вы серьезно? Почитайте для начала, что такое ДДС.

Ну так посвятите уважаемый чем плохо отрезать не нужную полосу?

или ваша парадигма самоутверждения предполагает лишь стандартную для всех специализированных форумов «Почитайте для начала», — слабовато однако ,для «профи». хотя бы ссылку дайте — чем это чревато .

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Ну так посвятите уважаемый чем плохо отрезать не нужную полосу?

или ваша парадигма самоутверждения предполагает лишь стандартную для всех специализированных форумов «Почитайте для начала», — слабовато однако ,для «профи». хотя бы ссылку дайте — чем это чревато .

Да, уж.
Еще раз — у ДДСа на выходе широченный забор из комбинационных частот.
Лучший фильтр — полосовой.
Неприемлем из-за необходимости иметь возможность перестройки. Обычно применяется ФНЧ.
Частота среза выбирается с учетом среза ближайшей гармоники. Где эта гармоника находится нужно считать, измерять или читать в документации.
Уровень вне полосного подавления выбирается исходя из уровня этой ближайшей гармоники.
Хорошо подавите не будет проблем, плохо — получите интермоды.
Если набрать в поиске DDS и его спектр, можно найти документацию и материалы в интернете.
Неужели Вы хотите устроить здесь цитирование документов и статей?

Тем более Вы не определили свою задачу.
Нужно знать Вашу полосу перестройки, выходное сопротивление, какой там реальный спектр, что нужно давить и с каким уровнем подавления, с какой неравномерностью и еще куча проблем.
Я, же писал вопрос сложный и получить чистый сигнал с ДДСа это непростая инженерная задача.

Re: Усилитель для DDS Генератора сигналов.

Да, уж.
Еще раз — у ДДСа на выходе широченный забор из комбинационных частот.
Лучший фильтр — полосовой.
Неприемлем из-за необходимости иметь возможность перестройки. Обычно применяется ФНЧ.
Частота среза выбирается с учетом среза ближайшей гармоники. Где эта гармоника находится нужно считать, измерять или читать в документации.
Уровень вне полосного подавления выбирается исходя из уровня этой ближайшей гармоники.
Хорошо подавите не будет проблем, плохо — получите интермоды.
Если набрать в поиске DDS и его спектр, можно найти документацию и материалы в интернете.
Неужели Вы хотите устроить здесь цитирование документов и статей?

Тем более Вы не определили свою задачу.
Нужно знать Вашу полосу перестройки, выходное сопротивление, какой там реальный спектр, что нужно давить и с каким уровнем подавления, с какой неравномерностью и еще куча проблем.
Я, же писал вопрос сложный и получить чистый сигнал с ДДСа это непростая инженерная задача.

генераторов много и разные .
UDB1308 , redpitaya , dsoquad, на основе AD9xxx, и другие (в общем то в большинство генов , уже встроены фильтры )
буду делать что то более менее универсальное — чтоб на входе любую пищалку сунул и заработало хоть как то.
точность не нужна, пусть искажается в рамках разумного, нагрузки то в основном индуктивные.
фильтр для начала сварганю элементарных, переменных Сален Кея две штучки — для низа и верха .
или еще проще можно сунуть LTC1560 — он с кнопкой 500khz1mhz в аккурат будет то что надо, и вообще обвязки не требует — разве что ждать этот фильтрочек долго с диджика (((.
в общем фильтры для меня все же вопрос вторичный.

из усилков пока думаю модифицировать YES-3 — спасибо за наводку MAXIMа

Усилители генераторов электрических сигналов

Генераторы гармонических колебаний представляют собой электронные устройства, формирующие на своем выходе периодические гармонические колебания при отсутствии входного сигнала. Генерирование выходного сигнала осуществляется за счет энергии источника питания. Со структурной точки зрения генераторы представляют собой усилители электрических сигналов, охваченные ПОС.

Внешний входной сигнал отсутствует. На входе усилителя действует только выходной сигнал ОС UOC. А на входе ОС действует UВХОС=UВЫХ. Поэтому коэффициент усиления такой схемы.

Условием, обеспечивающим наличие сигнала на выходе генератора при отсутствии внешнего входного сигнала является К→ ∞, то есть .

При выполнении этого условия любой усилитель, охваченный ПОС становится генератором, на выходе его появляются колебания, независимые от входного сигнала (автоколебания). Явление возникновения автоколебаний в усилителе называется самовозбуждением.

Условие возникновения автоколебаний можно разделить на две составляющие:

1) Условие баланса амплитуд: К∙β=1. Физический смысл: результирующее усиление в контуре, состоящем из последовательного соединения усилителя и цепи ОС должно быть равно единице. Если цепь ОС ослабляет сигнал, то усилитель должен на 100% компенсировать это ослабление. То есть если в любом месте разорвать контур ПОС и на вход подать сигнал от внешнего источника, то пройдя по контуру К∙β с выхода разрыва цепи ОС вернется сигнал точно такой же амплитуды, что был подан на вход разрыва.

2) Условие баланса фаз: arg(K·β)=0. Физический смысл: результирующий фазовый сдвиг, вносимый усилителем и цепью ОС должен быть равен нулю (или кратен 2π). То есть при подаче сигнала на разрыв, вернувшийся сигнал будет иметь точно такую же фазу. При выполнении этого условия ОС будет положительна.

Для существования автоколебаний необходимо одновременное выполнение этих условий. Если эти условия выполняются не для одной частоты, а для целого спектра частот, то генерируемый выходной сигнал будет сложным (не гармоническим). Для обеспечения синусоидальности выходного сигнала генератор должен генерировать сигнал только одной единственной частоты. Для этого необходимо, чтобы условия возникновения автоколебаний выполнялись для единственной частоты, которая и будет генерироваться. Для этого делают К или β частотно-зависимыми. Как правило β имеет максимум β0 на некоторой частоте ω0. Поэтому на ω0 и коэффициент усиления будет иметь максимум К0. Величины К0 и β0 обеспечивают такими, чтобы они удовлетворяли условиям возникновения автоколебаний. Тогда при отклонении частоты от ω0 и условия возникновения автоколебаний выполнятся не будут, что приведет к затуханию колебаний этой частоты и на выходе генератора будут только гармонические колебания частоты ω0.

В зависимости от того, каким способом в генераторе обеспечивается условие баланса фаз и амплитуд, различают генераторы:

3.1.1 Генератор LC-типа

Такой генератор строят на основе усилительного каскада на транзисторе, включая в его коллекторную цепь колебательный LC-контур. Для создания ПОС используется трансформаторная связь между обмотками W1 (имеющей индуктивность L) и W2 (рисунок 3.1.1.1).

Рисунок 3.1.1 Генератор LC-типа

Напряжение U2 является напряжением ОС. Оно связано с напряжением первичной обмотки W1 коэффициентом трансформации

Коэффициент трансформации в данном случае является коэффициентом передачи ОС, показывая какая часть напряжения передается на вход. Для выполнения баланса амплитуды на частоте ω0 должно выполнятся равенство

Из этого условия рассчитывается необходимое число витков вторичной обмотки, чем обеспечивается условие баланса амплитуд. Для обеспечения баланса фаз необходимо обеспечить соответствующее включение начал и концов обмоток, чтобы ОС была положительной. Емкость С1 выбирают такой, чтобы ее сопротивление на частоте генерации было незначительным по сравнению с R2. Это исключает влияние сопротивления делителя на ток во входной цепи транзистора, создаваемый напряжением ОС. Назначение RЭ и СЭ такое же, как в обычном усилительном каскаде. LC-генераторы, также как и LC-избирательные усилители применяют в области высоких частот, когда требуются небольшие величины L и имеется возможность обеспечить высокую добротность LC-контура. А на низких и инфранизких частотах, когда построение LC-генератора затруднительно, используют RС цепи тех же типов, что и для избирательных усилителей.

3.1.2 RC- генераторы

RC генераторы используют для задания частоты резисивно – емкостную связь. Основные два вида генераторов синусоидальных колебаний это: генератор с фазосдвигающей цепью и генератор на основе моста Вина. Генератор с фазосдвигающей цепью — это обычный усилитель с фазосдвигающей цепью обратной связи. На комбинации цепочек имеют место потери мощности, поэтому транзистор должен иметь достаточно высокий коэффициент усиления (рисунок 3.1.2.1).

Рисунок 3.1.2.1 Частота генератора рассчитывается по формуле

В этом генераторе для возникновения колебаний усилитель должен иметь бесконечно большое входное сопротивление и выходное сопротивление –равное 0.

Тогда, если конденсаторы и резисторы имеют равные реактивные и активные параметры, условием существования колебаний будет равенство коэффициента усиления числу 29. Такое усиление необходимо для компенсации затухания в фазосдвигающей цепочке. Фазовый угол этой цепочки на частоте колебаний равен 180°, а усилитель должен инвертировать сигнал, с тем, чтобы общий сдвиг фазы по всему контуру был равен 0 (условие генерации).

Частота колебаний генератора определяется выражением:

Яков Кузнецов/ автор статьи

Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы связанные ремонтом автомобилей и подбором для них запасных частей. Уверен вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Яков Кузнецов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
NEVINKA-INFO.RU
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: