RC – генератор

Автогенератори гармонійних коливань перетворюють енергію джерел живлення в енергію незатухаючих синусоїдальних коливань на виході. Вони складаються із активного елемента (АЕ) і частотно-вибірного чотириполюсника (ЧВЧ). В якості активних елементів в генераторах широко використовують транзистори і операційні підсилювачі, а в якості ЧВЧ в області низьких частот – RС-чотириполюсники; міст Віна, фазообертаючі ланки, які мають кілька RС-ланок диференціюючого або інтегруючого типів.

На рис. 1 показано структурну схему найпростішого генератора, який будується по кільцевій схемі з додатним зворотнім зв’язком (ДЗЗ). Його основні елементи – АЕ і ЧВЧ.

Рисунок 1. Структурна схема RС-генератора

Частота сигналів, що генерує RС-генератор, називається квазірезонансною, тому що ЧВЧ не має таких резонансних властивостей, як LС-контур. Коефіцієнт підсилення підсилювача, охопленого додатним зворотним зв’язком:

де Кn – коефіцієнт підсилення підсилювача;

Кчвч – коефіцієнт передачі ЧВЧ.

Для того, щоб при поданні на схему автогенератора напруги живлення на його виході генерувалися гармонійні коливання, необхідно забезпечити дві умови самозбудження генератора: де n = 0, 1, 2, 3.

Ці умови означають, що для отримання незатухаючих автоколивань на виході необхідно, щоби втрати, що вносить ЧВЧ, компенсувалися підсилювачем (АЕ), виконувався баланс амплітуд, а сумарний зсув фаз, що створюється підсилювачем і ЧВЧ в кільцевій схемі має дорівнювати нулеві або бути кратним n, 2π, тобто, виконувався баланс фаз. Умови самозбудження генератора повинні виконуватися лише на частоті генерування коливань (частоті квазірезонансу).

Схема RС-генератора на транзисторах з фазообертаючою ланкою

На рис. 2 приведена схема RС-генератора на транзисторах з фазообертаючою ланкою.

Рисунок 2. Схема транзисторного RС-генератора з фазообертаючою ланкою в колі зворотного зв’язку

Такий генератор можна побудувати і на одному транзисторі (VТ2), забезпечивши виконання умови балансу фаз. Тільки в цьому випадку ланка зворотного зв'язку шунтує резистор RК підсилювального транзистора і понижує його підсилення, а малий вхідний опір транзистора значно збільшує затухання в колі зворотного зв'язку. Тому вигідно розділити вихід фазообертаючої ланки і вхід підсилювача за допомого емітерного повторювача, виконаного на транзисторі VТ1.

Робота автогенератора починається в момент ввімкнення джерела живлення. При цьому виникає імпульс колекторного струму, який має широкий спектр частот. В цей спектр обов’язкового входить і необхідна частота генерації. Завдяки виконанню умов самозбудження коливання необхідної частоти стають незатухаючими. В той же час коливання усіх інших частот, для яких умова балансу фаз не виконується, швидко затухають.

Автогенератори з фазообертаючими ланками, як правило, використовують для генерації синусоїдних коливань фіксованої частоти. Це пов’язано з трудністю перестройки частоти в широкому діапазоні.

Діапазонні автогенератори типу RС будуються з використанням моста Віна і спарених потенціометрів або конденсаторів. На рис. 3 приведена схема діапазонного автогенератора.

Риснок 3. Схема діапазонного RС-генератора

В цьому генераторі на елементах С1, R1; С2, R2 зібрано міст Віна, який входом приєднаний до виходу підсилювача на VТ1, VТ2, а виходом – до його входу (позитивний зворотний зв'язок). Терморезистор Rе1 в колі емітера транзистора VТ1 призначений для стабілізації амплітуди вихідної напруги при зміні температури.

Для зменшення нелінійних спотворень вихідного сигналу вводять зворотний зв'язок через резистор Rзз. Зміна частоти здійснюється за допомогою спареного потенціометра R1, R2.