План лекції. 1. Електронний генератор - електронний пристрій, призначений для утворення періодичних коливань електричного струму

1)	Електронні генератори.
2)	Гетеродин.
3)	Мультивібра́тор.

Матеріал:

1. Електронний генератор - електронний пристрій, призначений для утворення періодичних коливань електричного струму.

В залежності від форми сигналу на виході генератора розрізняють імпульсні генератори і електронні генератори гармонічних коливань.

Періодичні коливання струму в електронному генераторі є автоколиваннями, постійність яких забезпечується джерелом напруги.

Для отримання гармонічних коливань використовують додатний зворотний зв'язок. В основі такого генератора - підсилювач, сполучений із коливальним контуром, який відіграє роль частотного фільтру. Сигнал із виходу коливального контура подається на вхід підсилювача і знову підсилюється в ньому. Таким чином досягається стабілізація частоти і амплітуди коливань.

Прикладом імпульсного генератора є мультивібратор.

Історична довідка

У 1887 Генріх Герц на основі котушки Румкофа винайшов та побудував іскровий генератор електромагнітних хвиль.

У 1913 Александр Майснер (Німеччина) винайшов електронний генератор Майснера на ламповому каскаді з загальним катодом із коливальним контуром у вихідному (анодному) колі з трансформаторним додатнім зворотнім зв’язком на сітку.

У 1914 Едвін Армстронг (США) запотентував електронний генератор на ламповому каскаді шз загальним катодом із коливальним контуром у вхідному (сіточному) колі з трансформаторним додатнім зворотним зв’язком.

У 1915 американський інженер із Western Electric Company Ральф Гартлі, розробив лампову схему відому як генератор Гартлі, відому ще як ідуктивна триточкова схема. На відміну від схеми А. Мейсснера, в ній використано автотрансформаторне увімкнення контуру. Робоча частота такого генератора зазвичай вища за резонансну частоту контура.

У 1919 Едвін Колпітц винайшов генератор Колпітца на електронній лампі з підключенням до коливального контуру через ємнісний подільник напруги. Схема отримала назву «ємнісна триточка».

У 1932 американець Гаррі Найквіст розробив терію стійкості підсилювачів, яка застосована для опису стійкості генераторів (Критерій стійкості Найквіста-Михайлова).

2. Гетероди́н — електронний генератор гармонічних коливань, які використовуються при демодуляції вхідного сигналу високочастотного сигналу. Сигнал від гетеродина подається на змішувач, в якому відбувається процес гетеродинування: отримання сигналу на частотах, рівних сумі та різниці частот від гетеродина та вхідного сигналу. Високочастотний сигнал зазвичай відфільтровується, і залишається демодульований низькочастотний сигнал.

Гетеодин використовується в супергетеродинних приймачах та інших схожих пристроях.

Принцип гетеродинування

Радіо та телесигнал передається електромагнітними хвилями з високою несною частотою, які добре розповсюджуються в просторі. Цей сигнал уловлюється антеною приймача, але з нього потрібно виділити низькочастотний сигнал, необхідний для відтворення. Для цього його спочатку потрібно підсилити, що роблять на так званій проміжній частоті, яку отримСупергетероди́нний радіоприйма́ч (супергетеродин) - один з типів радіоприймачів, заснований на принципі перетворення прийнятого сигналу в сигнал фіксованої проміжної частоти (ПЧ) з подальшим її посиленням. Основна перевага супергетеродина перед радіоприймачем прямого посилення в тому, що найбільш критичні для якості прийому частини приймального тракту (вузькосмуговий фільтр, підсилювач ПЧ і демодулятор) не повинні перебудовуватись під різні частоти, що дозволяє виконати їх зі значно кращими характеристиками.

Супергетеродинний приймач винайшли майже одночасно німець Вальтер Шотткі і американець Едвін Армстронг в 1918 році, грунтуючись на ідеї француза Л. Леві.

Блок-схема типового супергетеродина.

Структурна схема

Радіосигнал з антени подається на вхід підсилювача високої частоти (в спрощеному варіанті він може бути відсутнім), а потім на вхід змішувача - спеціального елемента з двома входами і одним виходом, що здійснює операцію перетворення сигналу по частоті. На другий вхід змішувача подається сигнал з локального малопотужного генератора високої частоти - гетеродина. Коливальний контур гетеродина перебудовується одночасно з вхідним контуром змішувача (і контурами підсилювача ВЧ) - зазвичай конденсатором змінної ємності (КЗЕ), рідше котушкою змінної індуктивності (варіометром, ферроваріометром). Таким чином, на виході змішувача утворюються сигнали з частотою, рівній сумі та різниці частот гетеродина і прийнятої радіостанції. Різницевий сигнал постійної проміжної частоти (ПЧ) виділяється за допомогою смугового фільтра і посилюється в підсилювачі ПЧ, після чого надходить до демодулятора, який відновлює сигнал низької (звукової) частоти.

У сучасних приймачах в якості гетеродина використовується цифровий синтезатор частот з кварцовою стабілізацією.

У звичайних мовних приймачах довгих, середніх і коротких хвиль проміжна частота, як правило, дорівнює 465 або 455 кГц, в побутових ультракороткохвильових - 6,5 або 10,7 МГц. В телевізорах використовується проміжна частота 38 МГц.

3. Мультивібра́тор — релаксаційний генератор електричних коливань прямокутного типу. Термін запропонований голландським фізиком ван дер Полем, тому що в спектрі мультивібратора є багато гармонік — на відміну від генератора синусоїдальних коливань («моновібратора»).

Мультивібратор був описаний Ікклзом і Джорданом в 1919 році.

Мультивібратор є одним з найпоширеніших генераторів імпульсів прямокутної форми, що представляє собою двохкаскадний резистивний підсилювач з додатнім зворотним зв'язком. В електронній техніці використовуються самі різні варіанти схем мультивібратора, які різняться між собою за типом використовуваних елементів (лампові, транзисторні, тиристорні, мікроелектронні і так далі), режиму роботи (автоколивальних, режиму очікування, синхронізації), видами зв'язку між підсилювальними елементами, способах регулювання тривалості і частоти генерованих імпульсів і так далі.

Віднесення мультивібратора до класу автогенератори виправдане лише при автоколивальному режимі його роботи. У режимі очікування мультивібратор виробляє імпульси тільки тоді, коли на його вхід надходять спеціальні сигнали, які його запускають. Режим синхронізації відрізняється від автоколивальних лише тим, що в цьому режимі за допомогою зовнішнього керуючої (синхронізуючої) напруги можна змінювати частоту генерованих коливань.

Принцип роботи

Схема може знаходитися в одному з двох нестабільних станів і періодично переходить з одного в інший. Фаза переходу дуже коротка завдяки дії позитивного зворотного зв'язку між каскадами посилення.

При вмиканні живлення через резистори R2, R3 на бази транзисторів подається напруга, яка відкриває транзистори. При цьому напруга на колекторах починає зменшуватись і ця зміна напруги з виходу кожного з транзисторів подається на вхід іншого, протидіючи його відкриванню. Через розбіжності в параметрах деталей, один з транзисторів відкривається, а інший повністю закривається. Припустимо, що має місце:

Стан 1: Q1 закритий, Q2 відкритий і насичений, C1 заряджається струмом бази Q2 через R1 і Q2, після чого при повністю зарядженому C1 (полярність заряду вказана на схемі) через R1 струм не тече. C2, заряджений раніше в попередньому стані 2 (полярність по схемі), починає повільно розряджатися через відкритий Q2 і R3.

Стан 2: то ж в дзеркальному відображенні (Q1 відкритий і насичений, Q2 закритий).

R1 і R4 підбираються набагато менші, ніж R3 і R2, щоб зарядка конденсаторів через R1 і R4 була швидше, ніж розрядка через R3 і R2. Чим більше буде час зарядки конденсаторів, тим більш пологою виявляться фронти імпульсів. Відношення R3/R1 і R2/R4 не повинні бути більше, ніж коефіцієнти підсилення відповідних транзисторів, інакше транзистори не будуть відкриватися повністю.

Схема мультивібратора на біполярних транзисторах

Схема одновібратора на біполярних транзисторах

Схема мультивібратора на біполярних транзисторах

Дата добавления: 2014-01-04