Электротехника
УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ КОЛЕБАНИЙ
жүктеу/скачать 1,61 Mb.
|
Иноземцев И.М. Электротехника и электроника. Общая электротехника и электроника.
- Бұл бет үшін навигация:
- УСЛОВИЯ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
- АВТОГЕНЕРАТОР С R-C ФИЛЬТРОМ В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ.
| УСЛОВИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ КОЛЕБАНИЙ
Условие установившихся незатухающих колебаний напряжения в рассматриваемом случае можно записать в следующем виде: Кус(jω)Ко.с.(jω)=|Кус(jω)| exp(jφус.)|Ко.с.(jω)|·exp(jφос.)=1, (10.1) где Кус.(jω) – комплексный коэффициент передачи усилителя, Ко.с.(jω) – комплексный коэффициент передачи цепи обратной связи, ω – угловая частота, φус.– сдвиг фаз в усилителе сигнала, φос.– сдвиг фаз в цепи положительной обратной связи, Равенство (10.1) можно разбить на два: – Условие баланса амплитуд: |Кус(jω)||Ко.с.(jω)|=1 (10.2) – Условие баланса фаз: φус+ φос=2π n, (10.3) где п=0,1,2,3,…. УСЛОВИЯ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ Соответственно условие самовозбуждения колебаний напряжения может быть записано в следующем виде: Кус(jω)Ко.с.(jω)=|Кус(jω)|exp(jφус)|Ко.с.(jω)|exp(jφос.)>1, (10.4) Соответственно: – Условие баланса амплитуд: |Кус(jω)| |Ко.с.(jω)|>1 (10.5) – Условие баланса фаз: φус+φос=2πn, (10.6) где п=1,2,3,…. Так как условия самовозбуждения выполняются только на частоте fо, то через некоторое время на выходе автогенератора устанавливаются незатухающие гармонические колебания постоянной амплитудой и частотой fо. Амплитуда колебаний ограничивается нелинейностью амплитудной характеристики усилителя и естественно изменяется в зависимости от типа усилителя и напряжения источника питания усилителя. АВТОГЕНЕРАТОР С R-C ФИЛЬТРОМ В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ. В рассматриваемом случае автогенератор колебаний строится на основе операционного интегрального полупроводникового усилителя, охваченного положительной обратной связью. Положительная обратная связь образуется в том случае, когда сигнал с выхода усилителя подается на его вход в фазе одинаковой с фазой сигнала на входе. В операционном усилителе это достигается подачей выходного сигнала на неинвертирующий вход усилителя. В цепь положительной обратной связи при этом включается частотно-избирательный элемент, построенный из последовательно и параллельно включенных R1, C1, R2, C2 –элементов. Коэффициент передачи R–C фильтра, равен: Ко.с.(jω)=1/[(1+R1/R2+C1/C2)+j(ωR1C2 --1/ω C1, R2)] . (10.7.) На квазирезонансной частоте (ω0) фазовый сдвиг равен нулю, следовательно ωR1 C2 --1/ω C1, R2. (10.8) Откуда следует, что ω02=1/R1, C1, R2, C2. (10.9) Модуль коэффициента передачи на квазирезонансной частоте |Ко.с.(jω)|=1/1+R1/R2+C1/C2. (10.10.) Условия баланса фаз и баланса амплитуд выполняются только на квазирезонансной частоте. На этой частоте (fо) и возникают колебания амплитуды выходного напряжения. Ч астота колебаний напряжения на выходе автогенератора определяется выражением: fо=1/2 π √R1, C1, R2, C2 [Гц]. (10.11) Обычно величины резисторов и конденсаторов в мостике Вина выбираются одинаковыми R1 = R2= R; C1 = C2=С. При этом fорасч.=1/2πRC [Гц]. (10.12) В работе исследуются характеристики автогенератора синусоидальных колебаний напряжения, построенного на основе интегрального операционного усилителя. Принципиальная электрическая схема автогенератора колебаний приведена на рис.10.1. Основное преимущество исследуемого автогенератора – возможность изменения частоты колебаний напряжения в широком диапазоне частот путем выбора величин резисторов и конденсаторов, включенных в цепи положительной обратной связи. Интегральный операционный усилитель (ОУ) характеризуется большим коэффициентом усиления по напряжению (Кu), большим входным сопротивлением (сотни МОм) и малым выходным сопротивлением(50 Ом). Усилитель имеет два входа и один выход. Один из входов усилителя называется инвертирующим. Знак сигнала, поданного на инвертирующий вход усилителя, на выходе изменяется на противоположный. Другой вход называется неинвертирующим. Знак сигнала, поданного на этот вход сохраняется на выходе неизменным. Питание операционного усилителя осуществляется от двухполюсного источника питания, создающего напряжения +Еп и -Еп. Операционные усилители выпускаются для широкого предела изменения выходной мощности (100Вт) и характеризуются малым уровнем собственных шумов и высокой стабильностью выходного напряжения. Все это позволяет строить на их основе автогенераторы низкочастотных колебаний напряжения переменной частоты. Такие автогенераторы необходимы для решения широкого круга задач при автоматизации технологических процессов в пищевых отраслях промышленности. Так как коэффициент усиления О.У. оказывается слишком большим, в схему усилителя вводится отрицательная обратная связь по напряжению. Для этого напряжение с выхода усилителя через резистор (Rо.с.) подается на инвертирующий вход усилителя. При этом коэффициент усиления по напряжению приближенно определяется выражением: Кu.ос.=Rо.с./R г, ( 10.13 ) где Rо.с.- сопротивление в цепи отрицательной обратной связи, Rг- внутреннее сопротивление источника сигнала. . жүктеу/скачать 1,61 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|