Generator de semnal

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 19 iunie 2022; verificarea necesită 1 editare .

Generator de semnal  - un dispozitiv care vă permite să produceți ( generați ) un semnal de o anumită natură (electric, acustic etc.) care are caracteristici specificate (formă, energie sau caracteristici statistice etc.). Generatoarele sunt utilizate pe scară largă pentru condiționarea semnalului, măsurători și alte aplicații. Constă dintr-o sursă (un dispozitiv cu autoexcitare, cum ar fi un amplificator acoperit de un circuit de feedback pozitiv ) și un driver (cum ar fi un filtru electric ).

Generatoare de oscilații electrice

Există, de asemenea, generatoare de semnal mai complexe, cum ar fi modelul de testare TV .

Majoritatea generatoarelor sunt convertoare DC/AC. Generatoarele de putere redusă sunt construite pe etape de amplificare cu un singur ciclu. Generatoarele monofazate mai puternice sunt construite pe trepte de amplificare push-pull (semi punte), care au o eficiență mai mare și fac posibilă construirea unui generator cu aproximativ de două ori mai multă putere pe tranzistoare de aceeași putere. Generatoarele monofazate cu o putere și mai mare sunt construite conform unei scheme în patru timpi (punte completă), care vă permite să dublați aproximativ puterea generatorului. Generatoarele bifazate și trifazate în doi timpi (semi punte) și în patru timpi (punte completă) au și mai multă putere.

Generatoare de armonice

Oscilatorul armonic este un amplificator cu feedback pozitiv ( POS). Termenul de feedback pozitiv înseamnă că schimbarea de fază în bucla de feedback este aproape de , adică bucla de feedback nu inversează semnalul.

Condițiile necesare pentru apariția oscilațiilor armonice neamortizate cu mici distorsiuni ale sinusoidei sunt:

  1. defazarea buclei este de 360°,
  2. feedback-ul este rezonant sau cvasi-rezonant, ca, de exemplu, într- un oscilator punte Wien, sau amplificatorul în sine este selectiv în frecvență (rezonant).
  3. câștigul buclei este exact 1,
  4. punctul de funcționare al etajului de amplificare este pe secțiunea sa liniară sau aproximativ liniară.

Explicația necesității pentru a 2-a și a 3-a condiții: dacă câștigul buclei este sub 1, atunci oscilațiile sunt amortizate. Dacă câștigul buclei este mai mare de 1, atunci oscilațiile cresc până la o limită fizică, astfel încât amplitudinea tensiunii de ieșire a amplificatorului nu poate fi mai mare decât tensiunea de alimentare [4] , cu o astfel de limită, forma tensiunii sinusoidale este distorsionat.

Un exemplu de structuri de feedback pozitiv este un multivibrator sau alte oscilatoare de relaxare, dar astfel de circuite folosesc feedback-uri și amplificatoare neselective în frecvență, astfel încât oscilațiile pe care le generează sunt departe de a fi sinusoidale.

Istorie

În 1887, Heinrich Hertz a inventat și construit un generator de scântei de unde electromagnetice bazat pe bobina Ruhmkorff .

În 1913, Alexander Meissner (Germania) a inventat oscilatorul electronic al lui Meissner pe o treaptă de lampă cu un catod comun cu un circuit oscilator în circuitul de ieșire ( anod ) cu feedback pozitiv al transformatorului către rețea. [5]

În 1914, Edwin Armstrong (SUA) a brevetat un oscilator electronic bazat pe o etapă tubulară cu un catod comun cu un circuit oscilator în circuitul de intrare (grilă) cu feedback pozitiv al transformatorului către rețea.

În 1915, un inginer american de la Western Electric Company , Ralph Hartley , a dezvoltat un circuit de tub cunoscut sub numele de oscilator Hartley , cunoscut și sub numele de circuit inductiv în trei puncte ("inductiv în trei puncte"). Spre deosebire de schema lui A. Meissner, acesta folosește un autotransformator care pornește circuitul. Frecvența de funcționare a unui astfel de generator este de obicei mai mare decât frecvența de rezonanță a circuitului.

În 1919, Edwin Colpitz a inventat oscilatorul Kolpitz folosind un tub vid conectat la un circuit oscilator printr-un divizor capacitiv de tensiune, numit adesea „capacitiv în trei puncte”.

În 1932, americanul Harry Nyquist a dezvoltat teoria stabilității amplificatoarelor , care este aplicabilă și pentru a descrie stabilitatea generatoarelor. ( criteriul de stabilitate Nyquist-Mikhailov ).

Mai târziu, au fost inventate multe alte generatoare electronice.

Stabilitatea generatoarelor

Stabilitatea generatoarelor constă din două componente: stabilitatea etajului de amplificare în curent continuu și stabilitatea generatorului în curent alternativ.

Analiza de fază a oscilatorului Meissner

Generatoarele „inductiv în trei puncte” și „capacitive în trei puncte” pot fi construite atât pe trepte inversoare (cu catod comun, cu emițător comun), cât și pe trepte neinversoare (cu o rețea comună, cu un anod comun, cu o bază comună, cu un colector comun).

Etapa catodului comun (emițător comun) schimbă faza semnalului de intrare cu 180°. Transformatorul, cu includerea consoanelor înfășurărilor, schimbă faza cu aproximativ 180 °. Defazatul total al buclei este de aproximativ 360°. Marja de stabilitate a fazei este maximă și egală cu aproape ± 90°. Astfel, generatorul Meissner aparține, din punctul de vedere al teoriei controlului automat (TAU), unor generatoare aproape ideale. În tehnologia tranzistorilor, o cascadă cu un catod comun corespunde unei cascade cu un emițător comun.

Analiza de fază a unui oscilator LC cu feedback pozitiv CR

Oscilatoarele LC pe o cascadă cu o bază comună sunt cele mai de înaltă frecvență, sunt utilizate în selectoarele de canale ale aproape tuturor televizoarelor, în oscilatoarele locale ale receptoarelor VHF. Pentru izolarea galvanică în circuitul de feedback pozitiv de la colector la emițător există un lanț CR, care schimbă faza cu 60 °. Generatorul funcționează, dar nu la frecvența oscilațiilor libere ale circuitului, ci la frecvența oscilațiilor forțate, din această cauză, generatorul emite două frecvențe: una mai mare la frecvența oscilațiilor forțate și una mai mică la frecvență. a oscilaţiilor libere ale circuitului. La prima iterație, două frecvențe formează patru: două inițiale și două sumă-diferență. În a doua iterație, patru frecvențe produc un număr și mai mare de frecvențe cu diferență de sumă. Ca urmare, cu un număr mare de iterații, se obține un întreg spectru de frecvențe, care se amestecă cu semnalul de intrare în receptoare și formează un număr și mai mare de frecvențe diferențe totale. Apoi toate acestea sunt introduse în unitatea de procesare a semnalului. În plus, marja de stabilitate de fază a acestui generator este de +30°. Pentru a reduce manevrarea circuitului de către cascadă, se utilizează o includere parțială a circuitului printr-un divizor capacitiv, dar în acest caz apare un dezechilibru suplimentar de fază. Cu aceleași capacități, dezechilibrul suplimentar de fază este de 45 °. Deplasarea totală a fazei buclei 60°+45°=105° se dovedește a fi mai mare de 90° și dispozitivul ajunge din zona generatorului în zona discriminatorului , generația se întrerupe. Cu un divizor capacitiv calculat optim, marja de stabilitate a fazei este mai mică de 30°.

Generator Meissner pe o cascadă cu o bază comună, cu pornire parțială a circuitului fără dezechilibru de fază.

Dacă într-un „trei puncte capacitive” pe o cascadă cu o bază comună într-un circuit de feedback pozitiv în loc de un circuit CR, este pornit un transformator cu înfășurări pornite în direcția opusă, atunci defazarea buclei va fi de aproximativ 360 °. Generatorul va deveni aproape perfect. Pentru a reduce derivația circuitului de către cascadă și pentru a nu introduce un dezechilibru suplimentar de fază, este necesar să se aplice o includere parțială a circuitului fără distorsiuni suplimentare de fază prin două prize simetrice din inductor. Un astfel de oscilator emite o frecvență și are cea mai mare marjă de stabilitate a fazei (± 90°).

Aplicație

Departe de o listă completă a dispozitivelor în care sunt utilizate generatoarele de semnal:

Compatibilitate electromagnetică

Dispozitivele care au un generator de semnal în compoziția lor sunt potențial capabile să creeze interferențe electromagnetice cu alte dispozitive electronice, prin urmare, în dezvoltarea și funcționarea lor, trebuie luate în considerare problemele de compatibilitate electromagnetică .

Vezi și


Literatură

Link -uri

Note

  1. ↑ http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb2/CHAPTER2/2-8/2-8-1/2-8-1.htm Arhivat la 29 decembrie 2009 pe Wayback Machine Fig. 8.1.a ) este afișat generatorul Meissner , nu generatorul Hartley
  2. ↑ http://radiomaster.ru/stati/radio/gen.php Copie de arhivă din 12 martie 2013 la Wayback Machine Fig. 1.7 Oscilator tranzistor RC. Fig. 1.8 Oscilator RC cu punte Wien.
  3. ↑ http://logic-bratsk.ru/radio/ewb/ewb2/CHAPTER2/2-8/2-8-1/2-8-1.htm Arhivat la 29 decembrie 2009 pe Wayback Machine Fig. 8.9. Oscilator RC cu un lanț de defazare cu trei linkuri (a) și o oscilogramă a semnalului de ieșire (b)
  4. ↑ dacă nu este aplicat un transformator
  5. ↑ Copie arhivată (link nu este disponibil) . Data accesului: 14 martie 2009. Arhivat din original la 22 iunie 2008.   Inginerie radio și radiofizică
 Ceas
Conform principiului acţiunii
Prin programare
Tip
Detalii și mecanisme de ceasuri
celebrul ceas
 Radio
Părți principale
Soiuri