Задающий генератор. Основные характеристики и электрические схемы

Задающий генератор (ЗГ), который генерирует синусоидальные колебания с высокой стабильностью частоты и выходного уровня, является основным элементом генераторного оборудования (ГО). ЗГ представляет собой усилитель 1, охваченный цепью 2 положительной обратной связи (ПОС). усилитель обеспечивает компенсацию потерь в схеме, цепь ПОС – генерацию определенной частоты колебаний. Генерация происходит не на любой частоте, а на какой-то одной ω0, определяемой элементами ЗГ, если для нее не выполняется условие баланса фаз и амплитуд.

На следующем рисунке изображены 2 варианта ФЧХ вблизи ω0.

Надо стремиться к получению большей крутизны ФЧХ петлевого усиления. Крутизна ФЧХ зависит от добротности элементов контура. Из рисунка следует: кривой 2 соответствует цепь ПОС с малыми собственными потерями (высокая добротность), кривой 1 – с большими.

Схемная реализация ЗГ:

Реализация ЗГ отличается большим разнообразием и требует предварительной классификации по ряду показателей. По типу усилительного элемента (УЭ) различают ламповые и транзисторные ЗГ; по числу УЭ – одно- и двухкаскадные; по типу резонансной β-цепи – RC-, LC-, кварцевые и электромеханические ЗГ.

На рисунке изображен вариант двухточечной (трансформаторной) схемы ЗГ. Здесь резонансный контур (Lk, Ck) включен в коллекторную цепь транзистора VT. ПОС обеспечивается за счет индуктивной связи контура с катушкой связи Lсв и определенного подключения концов этой катушки. Элементы R1, R2, R3 совместно с блокировочными конденсаторами С1, С3 обеспечивают необходимый режим транзистора по постоянному току и его стабилизацию.

Трехточечные однокаскадные схемы ЗГ можно представить в общем виде, где Zj – реактивный двухполюсник (j=1,2,3). Для автоматического выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы напряжение обратной связи (на Z2), подаваемое на вход усилителя (переход база-эмиттер VT), было противофазно напряжению на выходе усилителя (на Z3). В этом случае с учетом инверсии фазы в транзисторе получим, что петлевое усиление имеет суммарный фазовый сдвиг, равный 2π. Противофазность напряжений на Z2 и Z3 будет при условии, что они имеют реактивность одного знака.

12. Умножители частоты

Умножители частоты (УЧ) предназначены для умножения частоты ЗГ (задающего генератора) в заданное число раз. Используется несколько способов построения УЧ:

1) С помощью генератора гармоник и полосовой фильтрации

2) С помощью «захвата» частоты вспомогательного генератора

3) С помощью устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), а также их комбинации.

Генератором гармоник (ГГ) называется устройство, искажающее форму и спектр входного синусоидального сигнала (рис. 1а) таким образом, чтобы в спектре выходного сигнала (рис. 1б) появились новые гармоники. «Хорошим» ГГ считают такое устройство, которое при подаче на вход сигнала частотой f₀ образует на выходе много гармоник исходной составляющей, причем мощности этих гармоник примерно равны и достаточны для надежного выделения их с помощью полосовых фильтров (рис.7.24). Простейшим ГГ является усилитель-ограничитель, сигналы на входе и выходе которого показаны на рис. 2 а,б.

Эффект «захвата» частоты вспомогательного генератора заключается в том, что если на автоколебательный генератор, работающий на частоте f₀ подать сигнал с близкой частотой f_вх , то генератор «перескакивает» на нее и генерирует эту частоту (рис.7.31 а). Схема показана на рис 7.31 б. Автогенераторы 4 и 5 настроены соответственно на частоты f_p и f_k, которые близки частотам р-й и к-й гармоник входной частоты f₀ : f_p≈pf₀ и f_k≈kf₀.

Устройство фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Схема изображена на рис 7.32. В установившемся режиме частота f_г вспомогательного генератора 2 точно в q раз отличается от частоты f₀ задающего генератора 1, т.е. f_г=q* f₀. При этом на обоих входах фазового детектора ФД 4 частоты колебаний с точностью до фазы равны, т.к. делитель частоты 3 уменьшает частоту генератора ровно в q раз. При «уходе» частоты f_г или f₀ от своих номинальных значений на выходе ФД 4 возникает напряжение ошибки . Это напряжение проходит ФНЧ 5, усиливается в усилителе постоянного тока 6 и поступает на управляемый элемент автогенератора 2. При этом изменяется частота этого генератора (ГУН) до тех пор, пока не восстановится равенство f_г=q* f₀, ∆f=0.

13.Делители частоты.

Делитель частоты (ДЧ) предназначены для деления частоты в заданное число раз.

Регенеративные делители частоты (Рис): блок 1 –преобразователь частоты, 5 – умножитель частоты в r раз, 2 и 4 – полосовые фильтры, 3- выходной усилитель. Уравнения для частоты установившихся колебаний имеет вид:

, где p,k – целые числа.

Соответственно коэф деления равен:

Важным достоинством регенеративных делителей является возможность получения не только целые, но и дробные значения Это упрощает формирование группового сигнала, состоящего из основных и вспомогательных компонент (например, контрольных частот).

Поиск по сайту: