Generator RC

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Generator RC to generator drgań stosowany do wytwarzania przebiegów sinusoidalnych. Zbudowany jest ze wzmacniacza[1] i oporników oraz kondensatorów tworzących sprzężenie zwrotne.

Generatory RC można stosować w zakresach małych częstotliwości, dla których kłopotliwe jest tworzenie generatorów LC (ze względu na konieczność stosowania cewek o wysokiej indukcyjności oraz dużej dobroci). Generatory RC tworzą przebieg o bardzo małych zniekształceniach. Mają przy tym jednakże gorszą stałość częstotliwości od generatorów LC. Charakteryzują się również małą mocą wyjściową i sprawnością (ze względu na obecność rezystorów).

Układy RC posiadają szerokie możliwości przestrajania częstotliwości. Mogą generować sygnał w zakresie od ułamkowych części herca do setek kiloherców. Z tego powodu chętnie są stosowane jako generatory serwisowe i laboratoryjne.

Zasada działania[edytuj | edytuj kod]

Generator RC składa się z bloku wzmacniacza oraz przesuwnika fazowego RC. Dla pewnej częstotliwości \omega_{0}, nazywanej pulsacją pseudorezonansową spełnione muszą być warunki generacji: amplitudy i fazy. Najczęściej wyróżniane są dwa przypadki:

  • Wzmacniacz i przesuwnik odwracają fazę o 180°, co daje łączne przesunięcie równe 360° i zapewnia spełnienie warunku fazy.
  • Przesunięcie wnoszone przez blok RC wynosi 360°, wzmacniacz nie odwraca fazy, co również spełnia warunek fazy.

Wzmocnienie wzmacniacza musi być w obu przypadkach większe od tłumienia obwodu RC, by mógł być spełniony warunek amplitudy.

Rodzaje generatorów[edytuj | edytuj kod]

Generator z blokami RC lub CR[edytuj | edytuj kod]

Najprostszym rodzajem generatora jest układ, w którym dodatnie sprzężenie zwrotne tworzy drabinka filtrów górnoprzepustowych(blok CR) lub dolnoprzepustowych (blok RC). Pojedynczy blok wnosi przesunięcie fazy zawsze mniejsze od 90°, dlatego potrzebne są przynajmniej trzy połączone kaskadowo ogniwa dla uzyskania 180° (ogniw może być więcej,ale i tak muszą wnosić przesunięcie równe 180°). Wzmacniacz powinien w takim przypadku pracować w układzie odwracającym fazę.

GeneratorRC.jpg

Powyżej przedstawiono układ oparty na blokach RC. Rezystory R_{1} i R_{2} tworzą dodatkowe ujemne sprzężenie zwrotne stabilizujące amplitudę przebiegu. Rezystor R2 jest często zastępowany termistorem co jeszcze bardziej zwiększa amplitudę drgań.

Tabelka przedstawia częstotliwość drgań oraz wymagana wzmocnienie wzmacniacza dla czterech najczęściej spotykanych układów sprzężenia zwrotnego.

Typ sprzężenia 3 człony CR 4 człony CR 3 człony RC 4 człony RC
Częstotliwość drgań  f_{0}  \frac{1}{2 \pi RC \sqrt{6} }  \frac{1}{2 \pi RC \sqrt{ \frac{10}{7} } }  \frac{ \sqrt{6} }{2 \pi RC }  \frac{ \sqrt{ \frac{10}{7} } }{2 \pi RC }
Minimalne wzmocnienie wzmacniacza K_{u}  K_{u} > 29  K_{u} > 18,4  K_{u} > 29  K_{u} > 18,4

Układy tego typu posiadają małą dobroć, charakteryzują się dużymi zniekształceniami przebiegu i mała stabilnością częstotliwości. Są również trudne do strojenia.

Generator z mostkiem Wiena[edytuj | edytuj kod]

W układzie tym gałąź mostka Wiena zawierająca kondensatory tworzy dodatnie sprzężenia zwrotne. Jeżeli  R = R_{1} = R_{2} oraz C = C_{1} = C_{2}, to dla częstotliwości pseudorezonansowej nie pojawia się przesunięcie fazy, a tłumienie obwodu sprzężenia wynosi 1/3. Jeżeli wzmacniacz będzie pracować w układzie nie odwracającym fazy oraz ze wzmocnieniem wynoszącym K_{u}>3, to spełnione zostaną warunki generacji.

Rezystory z drugiej gałęzi mostka można wykorzystać do stworzenia ujemnego sprzężenie zwrotnego, w celu zwiększenia stabilności amplitudy drgań.

GeneratorWiena.jpg

Rezystory R1 i R2 tworzą ujemne sprzężenie zwrotne, w ten sposób, by zapewnić wzmocnienie równe 3 oraz nie odwracać fazy. Ich stosunek wynosi więc R1 = 2R2. Przy takiej konfiguracji dobroć układu jest niska i wynosi 1/3. Jednakże przy drobnym rozstrojeniu mostka, tak by R1 = 2(R2 + ε), przy wynoszącym przykładowo ε=0,01, dobroć generatora drastycznie rośnie.

Częstotliwość przebiegu wynosi f_{0} = \frac{1}{2 \pi RC} .

Przebiegi generatora z mostkiem Wiena charakteryzują się niewielkimi zniekształceniami oraz dobrą stabilnością częstotliwości.

Generator z przesuwnikiem podwójne T[edytuj | edytuj kod]

Innym stosowanym oprócz mostka Wiena układem selektywnym jest czwórnik podwójne T. Czwórnik ten jest zrównoważony dla C1= 0.5C oraz R1 = 2R. Dla częstotliwości generacji f_{0} = \frac{1}{2 \pi RC} przesunięcie fazy wynosi 180°, a tłumienie 1/4. By spełnione zostały warunki generacji wzmacniacz musi odwracać fazę i mieć wzmocnienie K_{u}>4.

Częstotliwość przebiegu wynosi f_{0} = \frac{1}{2 \pi RC} .

Przebiegi tego generatora charakteryzują się małymi zniekształceniami oraz sporą stabilnością częstotliwości.

Podwojnet.jpg

Przypisy

  1. Wzmacniacz ten może być zrealizowany z użyciem lamp elektronowych, tranzystorów lub układów scalonych.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Bernard Buśko, Vademecum zastosowania elektroniki, Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, wydanie III uzupełnione, Warszawa 1972