синусоїдальних коливань з мостом Вина ВСТУП Ці генератори відрізняються від релаксаційних тим, що до їх складу входять
електричні ланцюга або компоненти, що володіють резонансними властивостями. Завдяки їм умову виникнення автоколивань (куі1, jпот = 0.2p) виконується тільки у вузькій смузі частот. Компоненти з резонансними властивостями або
відповідні резонансні ланцюга можуть бути встановлені в міжкаскадних ланцюгах підсилювача або в ланцюгах, що створюють позитивну або негативну зворотний зв'язок. Причому параметри вибирають так, щоб умови виникнення виконувалися тільки у вузькій смузі частот D | при всіх
коливання підсилювача і ланцюги ООС. У діапазонах низьких, звукових та радіочастот в якості резонансних ланцюгів і компонентів застосовують RC-ланцюга, LC-контури, кварцові резонатори, електромеханічні коливальні системи (наприклад, камертони та ін) Виборчі RC-ланцюга мають порівняно пологі фазо-і амплітудно-частотні характеристики петлевого посилення. Тому, якщо коефіцієнт посилення більше одиниці, навіть на невелику величину, умови виникнення автоколивань виконуються в порівняно широкої смузі частот D |. При цьому форма вихідного
сигналу суттєво відрізняється від синусоїдальної. Тому у автогенераторів з резонансними RC-ланцюгами (RC-генераторів) доводиться вводити додаткові ланцюги автоматичного регулювання коефіцієнта посилення. У RC-генераторах вихідна напруга практично повторює форму струму, створюваного підсилювачем. Для RC-генераторів
характерні: Простота реалізації; Дешевизна; низькі масо-габаритні показники; Діапазон частот автоколивань від часток герців до декількох сотень кілогерц. Недоліки: Невисока стабільність частоти; Істотні спотворення форми автоколивань (Кг> 10.5%)
Анотація Розроблюваний в даній
курсовій роботі прилад призначений виконувати функцію генерації синусоїдальних коливань. У генераторі забезпечена
автоматичне регулювання рівня посилення коливань. Застосування високоточного (прецизійного) підсилювача забезпечує високу точність і гарну стабільність
роботи схеми генератора. Велику увагу приділено опису принципу роботи схеми генератора синусоїдальних коливання з мостом
Вина. Розробка подібних генераторів на сучасній елементній базі є вельми перспективним напрямком в електроніці.
The instrument, developed in the given course operation, is intended to execute the function of generation of sine wave oscillations. In the generator the automatic adjustment of a level of amplification of oscillations is supplied. The application divcision of the amplifier provides high accuracy and good stability of operation of the circuit of the generator. The large attention is given to the description of a principle of operation of the circuit of the generator of a sine wave oscillation with the bridge Fault. The development of similar generators on modern element base is a rather perspective direction in electronics.
3. Вибір, обгрунтування і опис роботи схеми електричної принципової генератора з мостом Вина. Як відомо, частота автоколивань у такому генераторі визначається формулою
(1), а затухання в частотно-залежною гілки зворотного зв'язку на частоті
. Для поліпшення форми кривої вихідної напруги частотно-незалежну гілку ООС в мосту Вина зазвичай виконують інерційно-нелінійної. [4] Потрібний
характер нелінійності забезпечується тоді, коли із зростанням амплітуди сигналу зменшується опір R3 або збільшується опір R4. Тому як R3 використовується
напівпровідниковий терморезистор. Як інерційно-нелінійного
резистора застосовують перехід стік-витік польового
транзистора, на затвор якого подають випрямлена і згладжене вихідна напруга генератора. У пристрої реалізована двоступенева ланцюг ООС. Перший ступінь:
резистор R3 і польовий
транзистор, другий ступінь:
резистори R4, R5. При
в пристрої виникають автоколивання, частота яких визначається формулою (1). Зазвичай використовують у частотно-залежною гілки мосту Вина R1 = R2 = R, C1 = C2 = C, а частоту автоколивань: f0 = 1 / (2pRC), причому автоколивання виникають за умови, що коефіцієнт посилення підсилювача, що складається з ОУ і
резисторів R3 , R4, більше ніж три, інакше кажучи, повинна бути виконана умова R3/R4> 2. Сталі автоколивання у замкнутому ланцюзі можливі тільки за умови точного рівності одиниці одиничного коефіцієнта петлевого посилення на частоті f0. Але, для виникнення автоколивань потрібно, щоб на початку коефіцієнт петлевого посилення був більше 1. Після виникнення автоколивань їх амплітуда стабілізується в кінцевому рахунку на такому рівні, при якому за рахунок нелінійного елемента в петлі коефіцієнт зменшується до 1. Якщо не вживати спеціальних заходів, то згадана нелінійність проявиться в амплітудної характеристиці ОУ, в цьому випадку форма автоколивань може помітно відрізнятися від синусоїди. Потрібний характер нелінійності забезпечується тоді, коли із зростанням амплітуди сигналу падає опір R3 або росте опір R4. При побудові генераторів з частотно-залежними ланцюгами, що забезпечують на частоті автоколивань зсув фази, рівний p, зручно використовувати потенційно-струмові різновиди виборчих ланцюгів. Такі ланцюга призначені для використання спільно з підсилювачами, що мають
малі вхідний і вихідний опір. [2]
4. Опис схеми операційного підсилювача і його параметри. ОУ 140УД26 [3] К140УД26 - широкосмуговий прецизійний
операційний підсилювач з наднизьким значенням вхідного напруги шуму, високим коефіцієнтом посилення напруги. Внутрішня частотна корекція відсутня.
Рис. 1
Принципова схема операційного підсилювача 140УД26 Таблиця 1
Електричні параметри (при Uп = ± 15 В, RН = 2 кОм, Т = +35 ° С)
| Параметри | Літерне позначення | Режим вимірювання | К140УД26В | Одиниці виміру |
| Напруга зсуву | Uсм | Uп = ± 15 В | ± 10 | мкВ |
| Вхідний струм | Iвх. | Uп = ± 15 В | ± 100 | нА |
| Різниця вхідних струмів | DIвх. | Uп = ± 15 В | 75 | нА |
| Струм споживання | Iпот. | Uп = ± 15 В | 5.7 | мА |
| Коефіцієнт посилення напруги | Ку.U. | Uп = ± 15 В | 7000 | тис. |
| Максимальне синфазное вхідна напруга | Uвх.сф.макс. | T = +25 ° C | ± 110 | У |
| Вхідний опір для діфф. Сигналів | Rвх. | Uп = ± 15 В | 6 | МОм |
| Вихідний опір при розімкнутому ланцюга ООС | Rвих. | Uп = ± 15 В | 70 | Ом |
| Частота одиничного посилення | | 1 | | 20 | МГц |
Амплітудно-частотна і фазочастотная характеристики представлені на рис.2.
Рис.2 Схема побудована за двокаскадного технології. Перший каскад поєднує виконання двох функцій. По-перше, функцію диференціального підсилювача з симетричним входом і виходом з посилення різницевого вхідного сигналу. Для придушення синфазного вхідної напруги в еміттерную ланцюг диференціального каскаду, побудованого на складених біполярних
транзисторах, включений БТ. Для
порівняння наводжу схему
електричну принципову зарубіжного аналога (ОР-37А) вітчизняного підсилювача К140УД26. Малошумящий швидкодіючий прецизійний операційний підсилювач ОР-37А
Рис.3 Схема
електрична принципова операційного підсилювача ОР-37А Таблиця 2 Електричні параметри (при Vs = 15В, ТА = 25 ° С) Електричні параметри
| Параметри | Чисельне значення | Одиниця виміру |
| Напруга зсуву (макс.) | 25 | мкВ |
| Різниця вхідних струмів (макс.) | 35 | нА |
| Вхідний струм (макс.) | ± 40 | нА |
| Вхідний опір для диф-х сигналів | 6 | МОм |
| Діапазон вхідних напруг | ± 110 | мкВ |
| Коефіцієнт посилення напруги | 250 | тис. |
| Розмах вхідного напруги | ± 10 | У |
| Вхідний опір при розімкнутому ООС | 70 | Ом |
| Споживана потужність (макс.) | 140 | мВ |
| Діапазон регулювання напруги зсуву | ± 4 | мВ |
СТАБІЛІЗОВАНИЙ
ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ Стабілізований
джерело живлення виробляють два рівних вихідних напруги протилежної полярності з малим рівнем пульсацій. Точне рівність позитивного і негативного вихідних напруг забезпечується загальним джерелом опорного напруги і ланцюгом стежить зворотного зв'язку. Два операційних підсилювача, що входять до складу стабілізатора, харчуються його ж вихідними напругами. Вихідний струм стабілізатора обмежений максимально допустимими струмами колекторів
транзисторів VT4, VT5. Верхня частина схеми представляє собою звичайний послідовний стабілізатор, формуючий вихідна напруга +15 В. Джерелом опорного напруги, поданого на неінвертуючий вхід операційного підсилювача DА2, є стабілітрон, що харчується вихідним стабілізованою напругою. На инвертирующий вхід ОП DА2 через дільник R6-R8 надходить вихідна напруга стабілізатора. Різницевий
сигнал помилки на виході DА2 управляє складовим
транзистором VT2, VT4 таким чином, щоб мінімізувати величину помилки.
Резистор R1 забезпечує початковий зсув регулюючого складеного транзистора VT1, VT4, а
конденсатор С1 запобігає виникненню паразитної генерації. Для забезпечення заданого вихідного струму P складеного транзистора VT1, VT4 повинно бути не менше 400 Вт. Захисний
резистор R3 обмежує вихідний струм ОУ в разі короткого замикання на виході. Зниження рівня пульсацій вихідної напруги забезпечується
конденсатором С3. В іншій частині стабілізатора, що виробляє вихідна напруга-15 В, операційний підсилювач DА3
працює як інвертують підсилювач з одиничним коефіцієнтом підсилення: резистор R15 є вхідним, а резистор R16 включений в ланцюг зворотного зв'язку. Оскільки на вхід такого підсилювача надходить стабілізовану напругу +15 В, то опорна напруга, що формується
стабілітроном VD6, використовується для обох частин стабілізатора. Завдяки єдиному джерелу опорного напруги забезпечується гарне спостереження за рівністю позитивного і негативного вихідних напруг стабілізатора. Призначення інших схемних елементів той же, що і в стабілізаторі позитивної напруги. Вихідні напруги стабілізатора встановлюють за допомогою
потенціометра (резистор R12). Точність установки вихідної напруги -15 У щодо вихідної напруги +15 В визначається співвідношенням номіналів опорів резисторів R15, R16 і напругою зміщення операційного підсилювача DА3. Для зменшення різниці між абсолютними значеннями вихідних напруг стабілізатора можна підібрати опору резистора R15 або R16 або ж включити між
резисторами R15, R16
потенціометр, движок якого повинен бути з'єднаний з інвертує входом операційного підсилювача DА3. Цим же
потенціометром при необхідності можна
встановити потрібну асиметрію вихідних напруг. Збереження рівності вихідної напруги при зміні температури навколишнього середовища досягається установкою резисторів R15, R16 з низьким або рівним температурними коефіцієнтами (ТКС), наприклад опору типу НД Для забезпечення нормального
теплового режиму транзисторів VT4, VT5 при максимальних струмах навантаження їх необхідно встановлювати на радіатори. Стабілізований джерело живлення забезпечує вихідні напруги від ± 12В до ± 15В при вихідному струмі до 500 мА з рівнем пульсацій вихідної напруги не більш 10 мВ. Блок живлення Малопотужний блок живлення призначений для живлення від
мережі портативних
транзисторних пристроїв, вимірювальних приладів та інших малопотужних пристроїв. Трансформатор Т1 має коефіцієнт трансформації рівний 1 і служить тільки як розділовий для створення безпеки користування блоком живлення. Обмежувачем мережевої напруги служить ланцюжок R1С1. У табл. 3 наведені дані для варіанта виконання блоку живлення. У першому з них на виході блоку при напрузі 9 В можна живити навантаження, що споживає 50 мА; у другому варіанті при тій же напрузі на виході можна отримати струм до 20 мА. У першому варіанті блоку сердечник трансформатора стрижневий, його набирають з Г-подібних пластин. Обмотки - розміщують на протилежних стрижнях. Якщо при прийомі потужних станцій буде прослуховуватися фон змінного струму, слід перевернути вилку XI у розетці або заземлити загальний позитивний дріт блоку. Основні параметри Табліца3
| Назва параметра | Числове значення | Одиниця виміру |
| Струм навантаження | 70 | мА |
| Напруга на виході | 20 | У |
| Коефіцієнт ослаблення | 100 | - |
| Напруга пульсацій | 5 | мВ |
Стабілізатор випрямляча захищений від перевантажень вчасно короткого замикання на виході або в навантаженні. Для зменшення габаритів трансформатор Т1 виконаний на сердечнику з пластин Ш6 при товщині набору 40 мм. Обмотка / містить 3200 витків дроту ПЕВ-1 - 0,1 з прокладками з
конденсаторного паперу через кожні 500 витків, обмотка / / має 150 витків ПЕВ-1 - 0,2. Між обмотками / і / / намотаний один шар дроту ПЕВ-1 - 0,1, службовець екраном. Максимальний струм навантаження (до 120 мА) можна збільшити, якщо замість транзистора МП16 (VT6) встановити П213, резистори R1, R2 і R3 замінити
відповідно на резистори опором 220 0м, 2,2 кОм Малопотужний блок живлення [20] призначений для живлення від мережі портативних транзисторних приймачів, вимірювальних приладів та інших малопотужних пристроїв. Трансформатор має коефіцієнт трансформації рівний) і служить тільки як розділовий для створення безпеки користування блоком живлення. Обмежувачем мережевої напруги служить трісочка R1С1. У табл. 4 наведені дані для блоку живлення. На виході блоку при напрузі 9 В можна живити навантаження, що споживає 50 мА; Блок сердечник трансформатора стрижневий, його набирають з Г-подібних пластин. Обмотки розміщують на протилежних стрижнях. Якщо при прийомі потужних станцій буде прослуховуватися фон змінного струму, слід перевернути вилку X1 у розетці або заземлити загальний позитивний дріт блоку.
Таблиця 4
| Умовне позначення | Елемент |
| Tl | Сердечник 6,5 x 10, вікно 25х11 MM, Обмотки містять по 850 витків дроту ПЕЛ діаметром 0,22 мм |
| C1 | 2,0 х300 У |
| VT | Д815Г |
| V2 | Д815Г |
| C2 | 400,0 х15 У |
| R2 | 51 0м 0.5 Вт |
Висновок На основі ретельного аналізу літератури з даної теми я розробив генератор синусоїдальних коливань з мостом Вина з використанням сучасної елементної бази. Даний тип генераторів дозволяє отримати синусоїдальні коливання у відносно вузькій смузі частот. Особливим гідністю, яке хотілося б відзначити, є простота і дешевизна виготовлення таких генераторів, поряд з чудовими технічними та метрогіческімі характеристиками
