LF 고조파 신호 발생기. 계획, 설명

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이 기사에서는 Wien 브리지 또는 자이레이터를 기반으로 하는 선택적 필터로 조정할 수 있고 신호 진폭이 안정화된 연산 증폭기를 기반으로 만들어진 몇 가지 간단한 저주파 생성기에 대해 설명합니다. 독자는 주파수 선택 회로를 계산하는 데 유용한 공식과 작동 주파수 대역의 경계에서 발전기 작동 기능에 대한 정보를 찾을 수 있습니다.

고조파 진동의 저주파 발생기에서 Wien 브리지가 자주 사용되며 저주파 자이레이터는 훨씬 적습니다. Wien 브리지 발진기는 간단하지만 저항 또는 커패시터와 같은 이중 조정 요소가 필요합니다. 반면에 자이레이터는 주파수 튜닝을 위해 하나의 가변 저항만 사용할 수 있습니다. 비선형 왜곡 계수가 약 0.01%인 신호를 얻기 위해 두 버전 모두 서미스터가 사용됩니다.

무화과에. 1은 Wien 브리지가 있는 발전기의 다이어그램을 보여줍니다.

LF 고조파 발생기

브리지의 두 주파수 종속 암은 차동 증폭기의 비반전 입력에 연결됩니다. 다른 두 암은 반전 입력에 연결됩니다. 출력 전압은 Wien 브리지가 있는 산업용 발전기에 일반적으로 사용되는 PTM-2/0,5 유형의 반도체 서미스터에 의해 안정화됩니다. 이 요소의 특징은 저전력 소비입니다. 안정화 모드에서는 2mA의 전류에서 0,5V의 전압이 떨어집니다. 발전기의 출력 전압은 약 3V이며 주파수가 조정될 때 실질적으로 변경되지 않습니다. 생성 빈도는 식에 의해 결정됩니다.

f=1/2(PI*R*C) [1] R=R2=R4, C=C1=C3에서.

생성 주파수를 조정하기 위해 이중 가변 저항 또는 가변 커패시터가 사용됩니다.

발진기 신호 진폭의 안정성은 두 주파수 튜닝 요소가 얼마나 동일하게 변경되는지에 크게 좌우됩니다. 그러나 가변 저항은 시간이 지남에 따라 저항을 변경할 수 있습니다. 이와 관련하여 전체 작동 기간 동안 저울에 주파수를 설정하는 정확도를 달성하기 어렵습니다. 가변 커패시터의 이중 블록(바람직하게는 공기 유전체 포함)을 사용하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 여기서 섹션은 트리머 커패시터로 션트되어 초기 커패시턴스를 균등화하고 주파수 튜닝 범위를 제한합니다. 가변 커패시터의 기존 블록을 사용하면 한 범위에서 주파수가 5배 중첩될 수 있습니다. 고주파에서 발생기의 기생 자기 여기를 방지하기 위해 보정 커패시터 C5가 도입되었습니다. 같은 목적으로 출력 신호는 디커플링 저항 R500를 통해 가져옵니다. 이러한 장치는 최대 100kHz의 주파수로 신호를 생성할 수 있지만 XNUMXkHz 이상의 주파수에서는 게인 감소와 연산 증폭기의 위상 편이로 인해 비선형 왜곡이 증가합니다. 오디오 범위의 가장 낮은 주파수에서 서미스터의 불충분한 열 관성으로 인해 왜곡이 증가합니다.

진폭 안정을 위한 서미스터 확보가 어려운 경우 소형 백열전구(CMN-10형 등)를 사용할 수 있다. 그러나 전구를 안정화 모드(실이 짙은 붉은색일 때)로 설정하기 위한 차동 증폭기의 출력 전류가 충분하지 않으며 더 강력한 출력단이 필요합니다. 이를 위해 그림의 구성표에 따른 발전기. 2 이미 터 추종자를 도입했습니다.

LF 고조파 발생기

자이레이터가 있는 고품질 고조파 신호 발생기는 앞서 [2]에서 설명했습니다. 자이레이터의 장점은 사용할 때 주파수 종속 회로에서 요소의 매개변수를 동일하게 유지할 필요가 없다는 것입니다. 무화과에. 그림 3은 안정화 서미스터를 포함하지 않는 더 단순한 생성기 회로를 보여줍니다.

LF 고조파 발생기

그럼에도 불구하고 이 발전기의 출력 전압 진폭은 넓은 주파수 범위에서 거의 일정하게 유지됩니다. 이는 자이레이터가 첫 번째 증폭기의 입력에서 저손실 인덕턴스를 시뮬레이트하기 때문입니다. 이 증폭기는 커패시터 C1과 함께 매우 높은 품질 계수를 가진 발진 회로를 형성합니다. 두 번째 증폭기(R7, R8, C5)의 회로에 POS 회로가 도입되어 발생합니다. 발전이 일어나면 이 회로에 걸리는 전압은 7차 증폭기의 입력전류 증가로 인해 회로의 분로가 증가할 때까지 증가하게 되는데, 그 결과 이 회로의 품질계수 감소와 POS, 진동 진폭의 추가 증가는 불가능합니다. 신호의 비선형 왜곡 계수도 이러한 매개 변수에 따라 달라지므로 특정 장치에서 요소 R8, R5, C3의 매개 변수를 최적화해야 할 수 있습니다. 저항 R6 = RXNUMX의 비율을 갖는 이러한 장치의 생성 주파수는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

f=1 /2*PI*[(R1+R5)*R2*Cl*C2]^1/2

발전기의 주파수를 부드럽게 변경하기 위해 가변 저항 R1이 사용됩니다. 동시에 3-4 배의 구조 조정이 가능합니다. 커패시터 C1 및 C2의 커패시턴스를 선택하면 생성기의 하나 또는 다른 주파수 범위를 설정할 수 있습니다. 간단하게 하기 위해 С1=С2=С를 취해야 합니다. 0,22μF의 커패시턴스로 신호 주파수는 20 ... 70Hz 대역에서 조절됩니다.

이중 가변 저항을 사용하여 발전기를 튜닝하는 경우(두 번째 조정 가능한 요소는 R3 또는 R2일 수 있음) 주파수를 10 ... 증폭으로 변경할 수 있습니다. 발생기는 최대 20%의 주파수에서 비선형 왜곡 계수가 증가하여 약 8kHz의 주파수까지 작동합니다.

발전기의 공급 전압 - ±15V.

문학

Horowitz P., Hill W. 회로 기술 - M: Mir, 1993.
Petin G. 공진 증폭기 및 발전기 회로에서 자이레이터 사용 - Radio, 1996, No. 11. 와 함께. 33, 34.

저자: G. Petin, Rostov-on-Don

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