Генератор гармонических колебаний с мостом Вина на ОУ

(2)

Мост Вина представляет собой частотнозависимую цепь (рис. 3), коэффициент передачи которой равен

К_п = 1/[3 + j (wRC – 1/ wRC)],

где R = R ₁ + R ₂, а С = С ₁ + С ₂.

На частоте w = w ₀ = 1/ RC коэффициент передачи цепи = 1/3, а сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного f = 0.

Рис. 3. Схема моста Вина

При включении моста Вина в цепь положительной обратной связи (ПОС) и выборе коэффициента отрицательной обратной связи (К_оос) по инвертирующей цепи равным 1/3 (на частоте w ₀), обеспечивается условие баланса фаз (j = 0) и баланса амплитуд. Следовательно, такая схема позволяет получать незатухающие гармонические колебания. Схемы НЧ генераторов с мостом Вина в цепи ПОС приведена на рис. 4, а и 4, б.

Генераторы содержат мост Вина в цепи ПОС и резисторные цепи делителя напряжения в цепи ООС. Полупроводниковые диоды D ₁ и D ₂ в схеме на рис. 4, а используются в качестве нелинейных элементов для стабилизации амп-

литуды колебаний. С увеличением амплитуды колебаний дифференциальное сопротивление диодов и коэффициент передачи усилителя уменьшаются, а с уменьшением увеличиваются, восстанавливая прежнее значение амплитуды.

D ₁   R ₆ R ₅   R ₅   R ₂ D ₂ R ₂ + U_п + U_п     R ₁ U_вых R₁ U_вых - U_п - U_п     EL C ₂ R ₄ С ₂ R ₄   C ₁ R ₃ C ₁ R ₃  

а) б)

Рис. 4. Схемы НЧ генераторов с мостом Вина на ОУ

Точная подстройка амплитуды колебаний производится переменным резистором R ₁. Его величина выбирается порядка (0,1…0,3) R ₂.На схеме рис. 4, б в качестве нелинейного элемента используется миниатюрная лампочка накаливания EL с рабочим током свечения порядка 0,05 А.

В режиме установившейся амплитуды колебаний

где Z₆ = R ₆½½ R_{g 1}½½ R_{g 2}, а R_{g 1}, R_{g 2} – дифференциальные сопротивления диодов.

Соображения по выбору параметров делителя напряжения R ₁, R ₂, R ₅, R ₆ аналогичны рассмотренным ранее при расчёте параметров схемы инвертирующего усилителя. Например, суммарное значение R ₁ + R ₂ можно выбрать в пределах 1,5…3 кОм, значение R ₆ порядка 510 Ом…1 кОм, дифференциальное сопротивление диодов D ₁ и D ₂ должно иметь значение порядка 40…400 Ом в зависимости от амплитуды колебаний. Включение резистора R ₆ параллельно диодам D ₁ и D ₂ несколько улучшает форму гармонических колебаний. С этой точки зрения схема на рис. 4, б позволяет получить меньший коэффициент гармоник выходного напряжения генератора, благодаря тепловой инерции нити накаливания лампочки EL.

Дата добавления: 2015-05-06