理論：発振器。スキーム、説明

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理論: 自己発電機。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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発振発生の一般原則

無からは何も生まれないことが知られています。自然界で何らかの行為を行う、たとえば動きを生み出すには、一定量のエネルギーを消費する必要があります。電気的なものを含む振動は、動きの種類の 50 つです。ブランコを振るには筋肉のエネルギーが必要で、タービンを回転させて工業用周波数電流（XNUMXHz）を生成するにはダムの前に溜まった蒸気や水のエネルギーが必要です。同様に、電源のエネルギーにより、高周波発電機を励起することができます。高周波発電機は、実際には、直流エネルギーを高周波振動のエネルギーに変換するコンバーターであり、増幅して周囲に伝えることができます。無線送信機のアンテナ。

たとえば、非常に初期の無線送信機では、振動の生成と増幅の機能が XNUMX つの装置に組み合わされており、強力な無線管 (さらに以前は、スパーク、アークギャップ、または高周波機械) で作られていました。その後、比較的低電力の発振 (ただし安定性は高い) を生成し、それを必要なレベルまで増幅する方が効率的であることが判明しました。発振が独立して発生する発電機は自励式または自己発振器と呼ばれ、高周波発振のパワーアンプは外部励起式発電機と呼ばれることがよくあります。

低電力発生器 (局部発振器) は、ほぼすべてのラジオおよびテレビ受信機に搭載されています。これらは周波数変換器の一部であり、信号を受信周波数からいわゆる中間周波数に転送する役割を果たし、そこで主な増幅、フィルタリング、信号処理が行われます。このような受信機はスーパーヘテロダインと呼ばれます。

通常、発振器には増幅素子が含まれており、図に示すように、その出力は帰還回路（OS）によって入力に接続されています。 44.

理論：発振器

フィードバック回路を介して入力に入力される振動の極性は、システム内にすでに存在する振動をサポートして振幅を増大させるようなものでなければなりません。このようなフィードバックは正帰還 (POS) と呼ばれます。増幅素子 - OS 回路のループ伝達係数が XNUMX 以上の場合、熱変動であってもわずかな押し込みで自己発振器が発振するのに十分です。それらの振幅は、利得を低下させる何らかの抑制機構が作動するまで、たとえば増幅素子内で振幅が制限されるまで増加します。

リラクゼーションジェネレーター

ジェネレーターに広帯域アンプとフィードバック回路を使用すると (ブロードバンドとは、最低周波数からかなり高い周波数までの広範囲の周波数を通過させることを意味します)、リラクゼーションジェネレーターが得られます。自己励起のプロセスは非常に迅速に発生するため、発振の XNUMX サイクル (期間) も経過しないうちに、増幅素子は飽和 (制限) モードになります。この後、デバイスは元の状態に戻るためにしばらく「休息」する必要があり、その後プロセスが繰り返されます。

緩和ジェネレーターは非正弦波振動を生成します。それらに基づいて、長方形、三角形、またはその他の特殊な形状の電圧の短パルスの発生器が作成されます。これらは、たとえばテレビでスイープ電圧を生成するために使用されます。ほとんどの場合、緩和発電機にはインダクタがありません (ブロッキング発電機の変圧器は例外です)。発振の周波数または周期は、抵抗を介したコンデンサの充電および放電の継続時間、つまり RC 回路の時定数によって決まります ( t = RC)。

最も単純な緩和発生器の45つは、通常、シュミットトリガー（図5、a）で実行されます。このデバイスは、出力電圧が高（たとえば、3 V）と低（2 V）のXNUMXつの値を取ることができます。トリガ入力の電圧が増加すると、特定の値（たとえば XNUMX V）で出力電圧が低くなり、入力電圧が別のしきい値（たとえば XNUMX V）を下回ると出力電圧が高くなります。したがって、シュミットトリガの伝達特性は、シンボルの図に示されているように、長方形のヒステリシスループの形になります。出力電圧が反転している、つまり入力に対して逆極性であるという事実は、マイクロ回路の出力ピン上の円で示されます。既製のシュミットトリガーは、業界で製造されているさまざまなシリーズのデジタルチップで入手できます。

理論：発振器

これがこのジェネレーターの仕組みです。オンにすると、コンデンサ C1 が放電され、出力 DD1 の電圧が高くなります。コンデンサ C1 は抵抗 R1 を介して充電を開始し、しばらくするとコンデンサ C3 の電圧がトリガのスイッチングしきい値の上限 (2 V) に達します。出力電圧は突然ゼロに低下し、コンデンサは同じ抵抗を介して放電を開始します。電圧が下位スイッチングしきい値 (45 V) まで低下すると、出力電圧が上昇し、このプロセスが定期的に繰り返され、自己発振が発生します。コンデンサの電圧形状は三角形に近く (図 45、b)、発電機の出力では長方形になります (図 XNUMX、c)。

個別の要素で作られた別の広く使用されている緩和発生器であるマルチバイブレーターを考えてみましょう (図 46)。

理論：発振器

本質的には、分離コンデンサ C1 を介して段間が結合された 2 段トランジスタ増幅器です。コンデンサ C1 はアンプの出力を入力に接続し、OS を作成します。各ステージで信号が反転するため、4 ステージ後には信号は反転せず、フィードバックは正になります。 R2 と R3 はカスケード負荷抵抗で、RXNUMX と RXNUMX は初期ベース電流を設定してトランジスタの飽和を保証するバイアス抵抗です。

逆位相パルスは、長方形に近い形状でトランジスタのコレクタ上に形成されます。抵抗器とコンデンサの値が同じ場合、パルスの持続時間は同じになります。このようなマルチバイブレータは対称と呼ばれます。部品の値が異なると、パルスは非対称になります。一方の半サイクルは短くなり、もう一方の半サイクルは長くなります。マルチバイブレータは非対称になります。

リラクゼーション発生器の回路は多数あり、パルス技術に関する無線工学の文献で見つけることができます。今日、そのようなデバイスはほとんどの場合、よりシンプルで便利で信頼性の高いデジタル超小型回路で作られています。

著者: V.Polyakov、モスクワ

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