Синусоидальные осцилляторы

Генератор — это электронная схема, которая генерирует периодический сигнал. Если генератор генерирует синусоидальные колебания, он называется синусоидальным генератором . Он преобразует входную энергию от источника постоянного тока в выходную энергию переменного тока периодического сигнала. Этот периодический сигнал будет иметь определенную частоту и амплитуду.

Блок-схема синусоидального генератора показана на следующем рисунке —

Приведенный выше рисунок в основном состоит из двух блоков : усилителя и сети обратной связи. Сеть обратной связи принимает часть выходного сигнала усилителя в качестве входного сигнала и выдает сигнал напряжения. Этот сигнал напряжения подается на вход усилителя.

Блок-схема синусоидального генератора, показанная выше, производит синусоидальные колебания, когда выполняются следующие два условия :

• Коэффициент усиления контура $A_ {v} \ beta$ приведенной выше блок-схемы синусоидального генератора должен быть больше или равен единице . Здесь $A_ {v}$ и $\ beta$ — усиление усилителя и усиление сети обратной связи соответственно.

• Общий сдвиг фазы вокруг контура вышеуказанной блок-схемы синусоидального генератора должен быть либо 0 ^0, либо 360 ⁰ .

Коэффициент усиления контура $A_ {v} \ beta$ приведенной выше блок-схемы синусоидального генератора должен быть больше или равен единице . Здесь $A_ {v}$ и $\ beta$ — усиление усилителя и усиление сети обратной связи соответственно.

Общий сдвиг фазы вокруг контура вышеуказанной блок-схемы синусоидального генератора должен быть либо 0 ^0, либо 360 ⁰ .

Вышеупомянутые два условия вместе называются критериями Баркгаузена .

Генераторы на основе операционных усилителей

Существует два типа генераторов на основе операционных усилителей.

• RC фазовый генератор
• Wien мостовой генератор

В этом разделе подробно обсуждается каждый из них.

RC Phase Shift Oscillator

Генератор на основе операционного усилителя, который генерирует синусоидальный сигнал напряжения на выходе с помощью инвертирующего усилителя и сети обратной связи, известен как RC-генератор с фазовым сдвигом . Эта сеть обратной связи состоит из трех каскадных RC-секций.

Принципиальная схема RC-генератора с фазовым сдвигом показана на следующем рисунке —

В вышеупомянутой схеме операционный усилитель работает в инвертирующем режиме . Следовательно, он обеспечивает фазовый сдвиг 180 ⁰ . Сеть обратной связи, присутствующая в вышеупомянутой схеме, также обеспечивает сдвиг фазы 180 ⁰ , поскольку каждая секция RC обеспечивает сдвиг фазы 60 ⁰ . Следовательно, вышеупомянутая схема обеспечивает полный сдвиг фазы 360 ⁰ на некоторой частоте.

• Выходная частота генератора фазового сдвига RC —

Выходная частота генератора фазового сдвига RC —

$$f = \ frac {1} {2 \ Pi RC \ sqrt [] {6}}$$

• Усиление $A_ {v}$ инвертирующего усилителя должно быть больше или равно -29,

Усиление $A_ {v}$ инвертирующего усилителя должно быть больше или равно -29,

$$т - \ гидроразрыва {R_F} {R_1} \ GEQ-29$$

$$=> \ гидроразрыва {R_F} {R_1} \ GEQ-29$$

$$=> R_ {е} \ geq29R_ {1}$$

Таким образом, мы должны рассмотреть значение резистора обратной связи $R_ {f}$ как минимум в 29 раз больше значения резистора $R_ {1}$, чтобы генерировать устойчивые колебания на выходе RC-генератора с фазовым сдвигом.

Осциллятор моста Вены

Генератор на основе операционного усилителя, который генерирует синусоидальный сигнал напряжения на выходе с помощью неинвертирующего усилителя и сети обратной связи, известен как мостовой генератор Вина .

Принципиальная схема мостового генератора Вина показана на следующем рисунке —

В схеме, показанной выше для генератора моста Вейна, операционный усилитель работает в неинвертирующем режиме . Следовательно, он обеспечивает сдвиг фазы в 00. Таким образом, сеть обратной связи, присутствующая в вышеупомянутой схеме, не должна обеспечивать какого-либо сдвига фазы.

Если сеть обратной связи обеспечивает некоторый фазовый сдвиг, то мы должны сбалансировать мост таким образом, чтобы не было никакого фазового сдвига. Таким образом, вышеуказанная схема обеспечивает полный сдвиг фазы 0 ⁰ на некоторой частоте.

• Выходная частота мостового генератора Вина составляет

Выходная частота мостового генератора Вина составляет

$$f = \ frac {1} {2 \ Pi RC}$$

• Усиление $A_ {v}$ неинвертирующего усилителя должно быть больше или равно 3

Усиление $A_ {v}$ неинвертирующего усилителя должно быть больше или равно 3

$$т.е. 1 + \ гидроразрыва {R_F} {R_1} \ geq3$$

$$=> \ гидроразрыва {R_F} {R_1} \ geq2$$

$$=> R_ {е} \ geq2R_ {1}$$

Таким образом, мы должны рассмотреть значение резистора обратной связи $R_ {f}$ как минимум вдвое больше значения резистора, $R_ {1}$, чтобы генерировать устойчивые колебания на выходе мостового генератора Вина.