Схема осциллятора: Сварочный осциллятор. Схема и принцип работы

Содержание

Осцилляторы Схемы включения — Энциклопедия по машиностроению XXL

Осциллятор представляет собой генератор затухающих по амплитуде переменных высокочастотных (100…300 кГц) импульсов высокого напряжения (около 3 кВ). Применяют две схемы включения осциллятора в цепь дуги — параллельную и последовательную. В схеме параллельного включения (рис. 5.25) трансформатор П промышленной частоты 50 Гц повышает напряжение сети до [c.143]

Рис. 5.25. Схема осциллятора параллельного включения

Рис. 5.26. Схема осциллятора последовательного включения

Электрическая схема осциллятора последовательного включения приведена на рис. 5.26. Трансформатор 71 повышает напряжение сети и подает его на разрядник F, входящий в колебательный контур Q — L .

Катушка индуктивности колебательного контура включена Последовательно с дугой. Сечение обмотки рассчитывается исходя из сварочного тока, генерируемого источником питания ИП. Защита источника от воздействия высокочастотного высокого напряжения, возникающего на катушке индуктивности при разряде конденсатора, осуществляется путем шунтирования источника конденсатором Сф. Осцилляторы последовательного включения компактнее и проще рассмотренных ранее. Они обычно работают только в начале процесса сварки. В схемах источников питания предусмотрено автоматическое отключение осциллятора после возбуждения дуги. [c.144]

Сварку неплавящимся электродом обычно осуществляют на переменном токе с применением осцилляторов или на постоянном токе обратной полярности. Такую схему включения применяют при сварке алюминиевых сплавов, когда за счет эффекта катодного распыления происходит разрушение поверхностных окисных пленок.

[c.475]

Рис.

69. Схема включения осцилляторов М-3 и ОС-1 в сварочную цепь

Сварку неплавящимся электродом обычно ведут на переменном токе с применением осцилляторов или на постоянном токе обратной полярности. Такую схему включения применяют при сварке алюминиевых сплавов, когда за счет эффекта катодного распыления происходит разрушение поверхностных окисных пленок. При сварке неплавящимся электродом (рис. 165, а) дуга горит между вольфрамовым (или угольным) электродом 3 и свариваемым изделием 1. В зону пламени дуги 5 подается присадочный пруток 2, изготовленный из материала, близкого по химическому составу к основному металлу. Металлический пруток и основной металл образуют ванну 6 расплавленного металла. Сварка осуществляется специальной горелкой, в которой укреплен электрод 3. По каналу горелки в зону дуги подается аргон 4. [c.318]

Фиг, в2. Принципиальная схема включения осциллятора [c. 240]

Применяют параллельную и последовательную схемы включения осциллятора в цепь дуги. Электрическая схема параллельного включения осциллятора представлена на рис. 5,13. Технические характеристики осцилляторов приведены в табл. 5.17,

[c.146]

Рис. 42. Схемы включения в сварочную цепь осцилляторов параллельного (а) п последовательного (б) включения

На рис. 43, а и б приведены схемы осцилляторов последовательного включения, которые применяют, например, в установках для дуговой сварки в защитных средах. Такие схемы обеспечивают более надежную защиту силового выпрямительного блока или генератора от пробоя высокочастотным напряжением осциллятора. [c.63]Источник питания содержит трехфазный понижающий трансформатор Гр, трехфазный дроссель насыщения Дн и. выпрямительный блок ВС, собранный по трехфазной мостовой схеме.

В цепи дуги имеется полупроводниковый регулятор сварочного тока, собранный из десяти параллельно включенных германиевых триодов типа П4 по схеме с общим эмиттером. Дуга возбуждается с помощью осциллятора последовательного включения. Падающая характеристика источника питания получается за счет дросселя насыщения Дн, который имеет две обмотки управления одну включенную последовательно, а другую параллельно выходу выпрямительного блока ВС. Сопротивлениями и подбирается нужная форма внешней характеристики. [c.74]
На рис. 26 дана схема включения трансформатора я осциллятора. [c.66] Схема осциллятора и включения его в сварочную сеть приведена па рис. 30. Высокую частоту получают в колебательном контуре осциллятора, состоящем из индукционной
[c.66]

Осцилляторы подключают к источникам питания как по параллельной, так и по последовательной схеме. Осцилляторы параллельного включения применяют в основном с источниками питания постоянного тока, а осцилляторы последовательного включения — с источниками питания переменного и постоянного тока. [c.89]

В схеме осциллятора параллельного включения (рис, 75) трансформатор Т1 промышленной частоты служит для повышения напряжения до 3—6 кВ. Трансформатор Т2 является разделительным, его первичная обмотка соединена с вторичной обмоткой трансформатора Т1 через [c.89]

В схеме осциллятора последовательного включения (рис. 76) трансформатор Т2 заменен на индуктивность к, включенную последовательно со сварочной дугой. Сечение провода индуктивности рассчитывают по сварочному току. Принцип действия осциллятора последовательного включения аналогичен принципу действия осциллятора параллельного включения. Защита основного источника питания от высоковольтных импульсов осциллятора осуществляется шунтирующим действием

[c. 90]

Применяют параллельную и последовательную схемы включения осциллятора в цепь дуги. Электрическая схема параллельного включения осциллятора представлена на рис. 9.14. [c.182]

В случае порчи осциллятора конденсатор 3 защищает сварщика от поражения током низкой частоты высокого напряжения. При включении осциллятора в цепь к клемме В подключают электрод, а к клемме Ч—свариваемую деталь. Провод, идущий от клеммы В к электрододержателю, должен соединяться с последним после дросселя, иначе высокочастотный ток не сможет пройти через обмотку дросселя, которая представляет для него большое сопротивление. На рис. 133, б дана схема включения осциллятора, сварочного трансформатора и дросселя при сварке.

[c.301]

Возбуждение плазменной дуги производится в большинстве установок с помощью высоковольтного высокой частоты пробоя между электродами головки. Источником энергии для пробоя является осциллятор — ВЧ генератор, дающий напряжение 1000—5000 в с частотой 200— 4000 гц и мощностью на выходе 2—20 ВТ. Прежде осцилляторы подключались параллельно дуговому промежутку. В настоящее время разработаны схемы, включающиеся последовательно с промежутком [12, стр. 80]. При включении осциллятора в схему плазменной установки необходимо обеспечить защиту источника питания и измерительных приборов от действия перенапряжения и пробоя. Это можно сделать либо повысив изоляцию обмоточных изделий, либо, и это проще, включив в схему установки защиту, которая состоит из соответственно включенных индуктивностей и емкости. В каче-

[c.37]

Рис. 59. Схемы возбуждения электрической дуги с помощью осциллятора а — последовательное включение б — параллельное включение

По данной схеме вначале зажигают вспомогательный разряд, а затем с помощью его — основной разряд. Схема возбуждения электрической дуги с параллельным включением осциллятора (рис.

59, б) относится к двухступенчатой. В этой схеме используется один из основных электродов плазмотрона и один дополнительный. Осциллятор включается в цепь дополнительного электрода и работает только во время возбуждения электрической по [c.110]

Рис. 4.1]. Электрическая схема осциллятора включенного в сварочную цепь параллельно

Последовательность включения элементов электрической схемы (рис. 25) не требует особых пояснений. Кнопки К1 и К2 предназначены для настройки расхода газов. Кнопкой КЗ проверяются работа осциллятора и центровка вольфрамового электрода. При выключении тумблера В2 резка осуществляется без аргона, при [c.56]
При изменении полярности 100 раз в секунду ток и напряжение на дуге проходят через нулевое значение дуга в это время гаснет.

Для надежного восстановления дуги на обратной полярности источнику питания необходимо иметь напряжение холостого хода свыше 200 в. Такое напряжение не может быть применено по условиям техники безопасности и экономическим соображениям. На практике сварочную дугу питают от трансформатора с напряжением холостого хода около 60 в. Зажигание и восстановление горения дуги осуществляют при помощи посторонних ионизаторов, включенных в схему осцилляторов или генераторов импульсов. Осцилляторы на сварочную дугу подают переменное напряжение от 3000 до 6000 в, которое является безопасным, так как его частота составляет 150—500 кгц. Осцилляторы позволяют зажигать дугу, не касаясь непосредственно электродом изделия. Генераторы импульсов подают на дугу строго синхронно (в начале полу-периода обратной полярности) импульсы напряжения величиной около 300 в, обеспечивающие стабильное горение дуги, обычно возбужденной при помощи осциллятора. [c.86]

Принципиальная схема осцилляторов типа М-3 и ОС-1 и схема их включения в сварочную цепь приведены на фиг. 24. Осциллятор ОС имеет повышающий [c.188]

Сварку легких металлов и различных сплавов алюминия. и магния рекомендуется проводить переменным током. При сварке переменным током наблюдается так называемое катодное распыление окисных тугоплавких пленок и сварка возможна без применения флюсов. Успешное проведение процесса требует повышенного напряжения (90—120 в), холостого хода трансформатора и включения в сварочную цепь блока конденсаторов для сглажи-вайия выпрямляющего действия дуги вольфрам — алюминий. Желательным также является включение в сварочную цепь осциллятора. Схема сварки переменным ТР- [c.200]

Для получения токов высокой частоты и высокого напряжения применяют осцилляторы. параллельного и последовательного включения. Принципиальная схема осциллятора параллельного включения ОСПЗ-2М и его включения в сварочную цепь показана на рис. 34. Осциллятор ОСПЗ-2М включают непосредственно в питаю- [c.30]

Рассмотренные выше схемы включения пьезокварцев можно назвать резонаторными. Во всех них кварц работает с посторонним возбуждением. Такие схемы применяются в тех случаях, когда необходимо получать большие колебательные мощности. Существует и другой метод возбуждения пьезоэлектрических кристаллов, впервые предложенный Кэди [399] и Позднее Пирсом [1587]. Согласно этому методу, кварц работает в качестве осциллятора и возбуждаем колебания в электронной лампе, которая в свою очередь генерирует напряжение поддерживаю- [c.101]

При сварке алюминиевых сплавов больших толщин и с высокой производительностью применяют трехфазную дугу и неплавнщиеся вольфрамовые электроды. Источники питания для такого вида сварки также имеют падающие внен1пие характеристики и позволяют регулировать режим с помощью переключателя ступеней или подмагничиваемых шунтов. Здесь также необходима компенсация постоянной составляющей путем включения батареи конденсаторов в сварочную цепь. Как правило, схему источника питания комплектуют осциллятором и системой заварки кратера. [c.150]

Сварка неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Дуга при этом способе сварки возбуждается сравнительно легко посредством кратковременного замыкания дугового промежутка. При ручной сварке па постоянном токе дугу зажигают прикосновением электрода к изделию с последующим отводом электрода. С включением в схему осциллятора дуга возбуждается без замыканзш дугового промежутка. Осциллятор после зажигания отключают, для чего в цепь включают специальное реле. При ручной сварке па переменном токе дугу зажигают на графитовой или угольной пластине. Обычно используют бывшие в употреблении плетки коллекторов электродвигателей постоянного тока. [c.101]

Техническая характеристика генераторов для импульсно-дуговоп сварки плавящимся электродом в инертных газах дана в табл. VI.43. Принципиальные схемы генераторов импульсов на конденсаторах п управляемых вентилях показаны на рис. VI.8, а схемы их включения для работы с генераторами или выпрямителями — на рис. Ч.9. В табл. VI. 14 приведена техническая характеристика осцилляторов. [c.182]

ЭРЕДИТАРНЫЙ ОСЦИЛЛЯТОР ДУФФИНГА С ЗАТУХАНИЕМ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Дробышева И.В.¹, Паровик Р.И.^2,3

¹Студент-магистрант, ²ORCID: 0000-0002-1576-1860, Кандидат физико-математических наук, доцент, Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга, ³Старший научный сотрудник, Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН

ЭРЕДИТАРНЫЙ ОСЦИЛЛЯТОР ДУФФИНГА С ЗАТУХАНИЕМ

Аннотация

В работе предложена обобщенная математическая модель осциллятора Дуффинга с трением, которая учитывает эффект «памяти» или эредитарность в колебательной системе. Описание этого эффекта дается формальной заменой в модельном уравнении целочисленные производные на производные дробных порядков в смысле Римана-Лиувилля. Была построена явная конечно разностная схема для вычисления приближенного решения. Приведены примеры использования явной конечно-разностной схемы, в которых приведены осциллограммы и фазовые траектории, полученные при различных значениях управляющих параметров.

Ключевые слова: осциллятор Дуффинга, производная Римана-Лиувилля, конечно-разностная схема, фазовые траектории, осциллограммы.

Drobysheva I.V.¹, Parovik R. I.^2,3

¹Undergraduate student , ²ORCID: 0000-0002-1576-1860, PhD in Physics and Mathematics, Associate professor, Vitus Bering Kamchatka State University, ³ Institute of Cosmophysical Research and Radio Wave Propagation FEB RAS

HEREDITARITY DUFFING OSCILLATOR WITH DAMPING

Abstract

The paper presents a generalized mathematical model of Duffing oscillator with friction that takes into account the effect of “memory” or hereditarity in an oscillatory system. The description of this effect is given formal change in the model equation integral derivatives on derivatives of fractional order in the sense of Riemann-Liouville. explicit finite difference scheme for calculating the approximate solution has been built. Examples of using explicit finite-difference scheme, which shows oscillograms and phase trajectories obtained for different values of the control parameters.

Keywords: Duffing oscillator, Riemann-Liouville derivative, finite-difference scheme, phase trajectories, oscillograms.

Литература

Учайкин В.В. Метод дробных производных. Ульяновск: Артишок, 2008. 512 с.
Gao X., Yu J. Chaos in the fractional order periodically forced complex Duffing’s oscillators // Chaos, Solitons & Fractals. 2005. Т. 24. №. 4. С. 1097-1104.
Rossikhin Y. A., Shitikova M. V. Application of fractional calculus for dynamic problems of solid mechanics: novel trends and recent results // Applied Mechanics Reviews. Т. 63. №. 1. С. 010801.
Petras I. Fractional-Order Nonlinear Systems: Modeling, Analysis and Simulation. New York: Springer, 2010.
Syta A., Litak G., Lenci S., Scheffler M. Chaotic vibrations of the Duffing system with fractional damping // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 2014. Vol. 24, no. 1. P. 013107.
Нахушев А.М. Дробное исчисление и его приложения. М.: Физматлит, 2003. 272 с.
Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977. 456 с.
Паровик Р.И. О численном решении уравнения фрактального осциллятора с производной дробного переменного порядка от времени // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2014. №. 1 (8). C. 60-65.
Паровик Р. И. Численный анализ некоторых осцилляционных уравнений с производной дробного порядка // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2014. №. 2 (9). C. 30-35.
Паровик Р.И. Об одной конечно-разностной схеме для математической модели нелинейного эредитарного осциллятора // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 4-2 (46). С. 138-142.
Петухов А.А., Ревизников Д.Л. Алгоритмы численных решений дробно-дифференциальных уравнений // Вестник МАИ. 2009. Т. 16. № 6. С. 228-243.
Паровик Р.И. Математическое моделирование нелокальной колебательной системы Дуффинга с фрактальным трением // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. 2015. №. 1 (10). C. 18-24.
Паровик Р.И. Математическая модель фрактального осциллятора Ван дер Поля // Доклады Адыгской (Черкесской) Международной академии наук. 2015. Т.17. № 2. С. 57-62.
Паровик Р.И. Об исследовании устойчивости эредитарного осциллятора Ван-дер-Поля // Фундаментальные исследования. 2016 №3(2). С. 283-287

References

Uchajkin V.V. Metod drobnyh proizvodnyh. Ul’janovsk: Artishok, 2008. 510 s.
Gao X., Yu J. Chaos in the fractional order periodically forced complex Duffing’s oscillators // Chaos, Solitons & Fractals. 2005. Т. 24. №. 4. С. 1097-1104.
Rossikhin Y. A., Shitikova M. V. Application of fractional calculus for dynamic problems of solid mechanics: novel trends and recent results // Applied Mechanics Reviews. Т. 63. №. 1. С. 010801.
Petras I. Fractional-Order Nonlinear Systems: Modeling, Analysis and Simulation. New York: Springer, 2010.
Syta A., Litak G., Lenci S., Scheffler M. Chaotic vibrations of the Duffing system with fractional damping // Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science. 2014. Vol. 24, no. 1. P. 013107.
Nahushev A.M. Drobnoe ischislenie i ego prilozhenija. M.: Fizmatlit, 2003. 272 s
Marchuk G.I. Metody vychislitel’noj matematiki. M.: Nauka, 1977. 456 s.
Parovik R.I. O chislennom reshenii uravnenija fraktal’nogo oscilljatora s proizvodnoj drobnogo peremennogo porjadka ot vremeni // Vestnik KRAUNC. Fiziko-matematicheskie nauki. 2014. 1(8). S. 60-65. DOI: 10.18454/2079-6641-2014-8-1-60-65.
Parovik R.I. Numerical analysis some oscillation equations with fractional order derivatives// Bulletin KRASEC. Physical & Mathematical Sciences, 2014, 9:2, P. 34–38, DOI: 10.18454/2313-0156-2014-9-2-34-38.
Parovik R.I. Ob odnoj konechno-raznostnoj sheme dlja matematicheskoj modeli nelinejnogo jereditarnogo oscilljatora // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel’skij zhurnal. 2016. № 4-2 (46). S. 138-142.
Petuhov A.A., Reviznikov D.L. Algoritmy chislennyh reshenij drobno-differencial’nyh uravnenij // Vestnik MAI. 2009. T. 16. № 6. S. 228-243.
Parovik R.I. Mathematical modeling of nonlocal oscillatory Duffing system with fractal friction// Bulletin KRASEC. Physical & Mathematical Sciences, 2015, 10:1, P. 16–21 DOI: 10.18454/10.18454/2313-0156-2015-10-1-16-21.
Parovik R.I. Matematicheskaja model’ fraktal’nogo oscilljatora Van der Polja // Doklady Adygskoj (Cherkesskoj) Mezhdunarodnoj akademii nauk. 2015. T.17. № 2. S. 57-62.
Parovik R.I. Ob issledovanii ustojchivosti jereditarnogo oscilljatora Van-der-Polja // Fundamental’nye issledovanija. 2016 №3(2). S. 283-287.

Осцилляторы — Сварка металлов

Осцилляторы

Категория:

Сварка металлов

Осцилляторы

Зажигание сварочной дуги может быть облегчено и устойчивость ее горения повышена посредством наложения на дуговой промежуток вспомогательного переменного тока повышенного напряжения, высокой частоты и небольшой мощности. Повышенное напряжение пробивает газовый промежуток при отсутствии или ослаблении основного сварочного тока и охлаждении и деиониза-ции газа между электродами. Искровой разряд при пробое газа создает канал с достаточно высокой степенью ионизации и электропроводностью и открывает путь прохождению сварочного тока.

Высокая частота вспомогательного зажигающего тока выбирается для устранения физиологического воздействия тока на организм сварщика. Ток высокой частоты, примерно 50 000 гц и выше, вследствие поверхностного эффекта проходит по тонкому наружному слою кожных покровов человеческого тела, не задевая нервных окончаний. Мощность вспомогательного тока приходится ограничивать несколькими десятками ватт, так как тепловое действие тока остается и при высокой частоте, и ток значительной мощности может вызвать ожоги сварщика, разрушить изоляцию при замыканиях и т. п.

Индуктивное сопротивление прямо пропорционально, а емкостное обратно пропорционально частоте тока. Поэтому можно осуществить одновременное параллельное питание дуги сварочным током низкой частоты, подаваемым от сварочного трансформатора Тр через индуктивное сопротивление — дроссельную катушку Др, и вспомогательным током зажигания, подаваемым от генератора высокой частоты Вч через фильтрующие конденсаторы С (рис. 1). Источником вспомогательного тока в схемах, подобных схеме на рис. 1, служат обычно небольшие искровые генераторы, получившие в сварочной технике название осцилляторов.

Наша промышленность выпускает для сварки небольшие портативные осцилляторы, дающие вспомогательный ток зажигания небольшой мощности, напряжением несколько тысяч вольт и частотой несколько сот тысяч герц (рис. 2).

Первичная обмотка небольшого трансформатора Тр присоединена к силовой сети; вторичная, создающая напряжение 2000—3000 в, питает колебательный контур из индуктивной катушки L и конденсатора, шунтированных искровым разрядником Р, искровой промежуток которого отрегулирован на напряжение, меньшее амплитуды вторичного напряжения трансформатора Тр. При работе, по мере возрастания мгновенного напряжения трансформатора от нуля, наступает пробой воздушного промежутка, и колебательный контур, состоящий из индуктивности L, емкости С и разрядника Р, оказывается замкнутым накоротко через искру разрядника. В этом случае в колебательном контуре возникают собственные электромагнитные колебания, частота которых определяется лишь параметрами контура.

Рис. 1. Схема наложения тока высокой частоты на сварочную дугу

Рис. 2. Схема осциллятора

Потребляемая мощность осциллятора 0,2—0,3 кет. Осциллятор значительно облегчает зажигание сварочной дуги и повышает ее устойчивость. Когда качество электродов было еще сравнительно низким, осцилляторы довольно широко применялись в нашей промышленности совместно со сварочными трансформаторами.

В настоящее время электроды в большинстве случаев обеспечивают достаточную устойчивость дуги. Применение осцилляторов сократилось также и в связи с усложнением схемы при осцилляторах, наличием в осцилляторе разрядника, требующего квалифицированного ухода, необходимостью применения проводов с изоляцией повышенной прочности на пути высокочастотного тока; кроме того, осцилляторы создают помехи радиоприему.

Статьи по теме:

Цепи осцилляторов opamp — таблицы аналоговых интегральных схем

Цепи осциллятора OpAmp

Аналоговые интегральные схемы

Вопрос 1

Не просто сидеть там! Постройте что-нибудь !!

Обучение математическому анализу схем требует большого изучения и практики. Как правило, студенты практикуют, работая над множеством пробных проблем и проверяя их ответы на ответы, полученные от учебника или инструктора. Хотя это хорошо, есть намного лучший способ.

Вы узнаете гораздо больше, фактически создавая и анализируя реальные схемы, позволяя вашему тестовому оборудованию предоставлять «ответы» вместо книги или другого человека. Для успешных упражнений для построения схем выполните следующие действия:

Тщательно измерьте и запишите все значения компонентов до построения схемы.
Нарисуйте схему схемы, подлежащей анализу.
Осторожно постройте эту схему на макете или другом удобном носителе.
Проверьте правильность конструкции схемы, следуя каждому проводу каждой точке подключения и проверив эти элементы по одному на диаграмме.
Математически проанализируйте схему, решив для всех значений напряжения и тока.
Тщательно измерьте все напряжения и токи, чтобы проверить точность анализа.
Если есть существенные ошибки (более нескольких процентов), тщательно проверьте конструкцию вашей схемы на диаграмме, затем тщательно пересчитайте значения и заново измерьте.

Избегайте использования операционного усилителя модели 741, если вы не хотите бросить вызов своим навыкам проектирования схем. Существуют более универсальные модели операционных усилителей, обычно доступные для новичков. Я рекомендую LM324 для цепей постоянного и низкочастотного переменного тока и TL082 для проектов переменного тока с использованием аудио или более высоких частот.

Как обычно, избегайте очень высоких и очень низких значений сопротивления, чтобы избежать ошибок измерения, вызванных «загрузкой» счетчика. Я рекомендую значения резисторов между 1 кОм и 100 кОм.

Один из способов экономии времени и снижения вероятности ошибки — начать с очень простой схемы и постепенно добавлять компоненты, чтобы повысить ее сложность после каждого анализа, а не создавать целую новую схему для каждой проблемы с практикой. Другой способ экономии времени — повторное использование тех же компонентов в различных конфигурациях схем. Таким образом, вам не придется измерять значение какого-либо компонента более одного раза.

Показать ответ

Пусть сами электроны дают вам ответы на свои «практические проблемы»!

Заметки:

По моему опыту, студенты требуют много практики, чтобы провести анализ схем, чтобы стать опытным. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических проблем для работы и дают ответы студентам, чтобы проверить их работу. Несмотря на то, что этот подход позволяет студентам хорошо разбираться в теории схем, он не может полностью обучить их.

Студентам нужна не только математическая практика. Они также нуждаются в реальных практических схемах построения практики и использовании испытательного оборудования. Поэтому я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны создавать свои «практические проблемы» с реальными компонентами и пытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и ученики получают практическое знание, которое они не получат, просто путем решения уравнений.

Еще одна причина следовать этому методу практики — научить студентов научным методам : процесс проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента. Студенты также будут разрабатывать реальные навыки устранения неполадок, поскольку они иногда вызывают ошибки построения схемы.

Проведите несколько минут с вашим классом, чтобы просмотреть некоторые «правила» для построения схем до их начала. Обсудите эти проблемы со своими учениками в том же сократическом ключе, что обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, а не просто рассказываете им, что им нужно и чего не следует делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, как плохо учащиеся понимают инструкции, когда они представлены в типичном формате лекции (инструктор-монолог)!

Обратите внимание на тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, требуя, чтобы учащиеся строили реальные схемы вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, которые берут ваш курс «панель панелей панелей панелей по умолчанию»,

вопрос 2

Объясните, каков критерий Баркгаузена для схемы осциллятора. Как повлияет производительность схемы генератора, если критерий Баркгаузена опускается ниже 1 или превышает значение 1?

Показать ответ

Я позволю вам точно определить, что такое критерий «Баркгаузен». Если его значение меньше 1, выход осциллятора будет уменьшаться по амплитуде с течением времени. Если его значение больше 1, выход генератора не будет синусоидальным!

Заметки:

На вопрос «Что такое критерий Баркгаузена» можно ответить коротким предложением, запомненным дословно из учебника. Но то, что я ищу здесь, — это реальное понимание предмета. Попросите ваших учеников объяснить вам, почему амплитуда колебаний зависит от этого фактора.

Вопрос 3

Сколько градусов фазового сдвига должно иметь цепь обратной связи (квадратная коробка в этой схеме), вводить сигнал, чтобы эта инвертирующая схема усилителя колебалась?

Показать ответ

Сеть обратной связи в этой схеме должна обеспечивать 180-градусный сдвиг фазы, чтобы поддерживать колебания.

Заметки:

Попросите ваших учеников объяснить, почему сеть обратной связи должна обеспечивать фазовый сдвиг на 180 градусов. Попросите их объяснить, как это требование связано с необходимостью регенеративной обратной связи в цепи генератора.

Вопрос 4

Сколько градусов фазового сдвига должно иметь цепь обратной связи (квадратная коробка в этой схеме), вводят сигнал для того, чтобы эта цепь неинвертирующего усилителя колебалась »// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com /images/quiz/02670×01.png «>

Показать ответ

Сеть обратной связи в этой цепи должна обеспечивать 360 градусов фазового сдвига, чтобы поддерживать колебания.

Заметки:

Вопрос 5

Это очень распространенная схема осциллятора opamp, технически типа релаксации :

Объясните, как работает эта схема, и какие осциллограммы будут измеряться в точках A и B. Обязательно укажите ссылки на константы времени RC в вашем объяснении.

Показать ответ

Вы будете измерять пилообразную форму волны в точке A и прямоугольную волну в точке B.

Задайте вопрос: объясните, как вы можете рассчитывать на частоту такой схемы, исходя из того, что вы знаете о цепях постоянной времени RC. Предположим, что операционная система может размахивать своим выходным рельсом к рельсу, для простоты.

Заметки:

Эта схема лучше всего понятна при построении и тестировании. Если вы используете большие значения конденсатора и / или резистор с большим значением тока на пути тока конденсатора, колебание будет достаточно медленным, чтобы анализировать с помощью вольтметра, а не осциллографа.

Вопрос 6

Вариация общей конструкции осциллятора релаксации opamp заключается в том, что она дает возможность переменного рабочего цикла:

Объясните, как работает эта схема, и в каком направлении следует перемещать стеклоочиститель потенциометра, чтобы увеличить рабочий цикл (больше времени, проведенного с выходом opamp, насыщенным при + V и меньшим временем, насыщенным при -V).

Показать ответ

Переместите стеклоочиститель вверх, чтобы увеличить рабочий цикл.

Заметки:

Кстати, диоды Шоттки не являются существенными для работы этой схемы, если ожидаемая частота не очень велика. Действительно, цель диодов Шоттки с их низкими падениями прямого напряжения (обычно 0, 4 вольта) и минимальным зарядом — облегчить работу операционного усилителя при каждом изменении выходной полярности. Помните, что эта схема не использует отрицательную обратную связь! По сути, это схема с положительной обратной связью, и каждое падение напряжения и нелинейность в пути тока конденсатора будут влиять на зарядку / разрядку конденсатора.

Вопрос 7

Двойные или разделенные источники питания очень полезны в схемах операционных усилителей, потому что они позволяют превышать выходное напряжение выше, а также погружаться ниже потенциала земли, для истинной работы переменного тока. Однако в некоторых приложениях может быть нецелесообразным или доступным иметь двойной источник питания для питания вашей операционной схемы. В этом случае вам нужно выяснить, как адаптировать схему двойного питания к работе с одним источником питания.

Хорошим примером такой проблемы является знакомый осциллятор релаксации операционных усилителей, показанный здесь:

Во-первых, определите, что произойдет, если мы просто исключим отрицательную часть двойного источника питания и попытаемся запустить схему на одном источнике питания (только + V и Ground):

Затем измените схему так, чтобы схема работала так же хорошо, как и раньше, с двойной поставкой.

Показать ответ

Вот одно из решений:

Вот еще одно решение:

Последующий вопрос: теперь вы просто знаете, что я буду спрашивать дальше, не делайте «заметки скрыты»> Примечания:

Двойные источники питания — это роскошь во многих реальных условиях, поэтому вашим ученикам необходимо будет выяснить, как сделать opamps работать в приложениях с одним источником питания! Работайте со своими учениками, чтобы проанализировать функцию предлагаемой схемы решения, увидеть, как она сразу же похожа и отличается от ее более простой, двойной поставки.

Вопрос 8

Определите, какой тип схемы генератора это, и напишите уравнение, описывающее его рабочую частоту:

Показать ответ

Это осциллятор осей моста Wien, и его рабочая частота определяется так же, как схема генератора моста дискретного транзистора Wien:

Последующий вопрос: исходя из вашего анализа схемы, сколько фазового сдвига схема моста Wien вводит в сигнал обратной связи «заметки скрыты»> Примечания:

В отличие от некоторых схем дискретных транзисторных осцилляторов, этот мост Вина является полным и полным мостом Wien, а не «полумостом». Для примера схемы полумоста Wien посмотрите на это (компоненты моста Wien, показанные другим цветом):

Вопрос 9

Объясните назначение схемы резервуара (L ₁ и C ₁ ) в следующей схеме генератора и напишите уравнение, описывающее его рабочую частоту:

Показать ответ

Последующий вопрос: что вы думаете, что цель потенциометра находится в этой схеме генератора «замечены скрытые»> Примечания:

Попросите ваших учеников описать величину фазового сдвига, которую схема резервуара подает на сигнал обратной связи. Кроме того, попросите их объяснить, как может изменяться собственная частота цепи генератора.

Примечание: настройка потенциометра (усиления напряжения) имеет решающее значение для получения высококачественной синусоидальной волны от этого типа схемы. Если ваши ученики решают построить один, они должны знать, что потребуется некоторое экспериментирование, чтобы заставить его выводить качественные синусоидальные волны!

Вопрос 10

Эта схема генератора моста Wien очень чувствительна к изменениям коэффициента усиления. Обратите внимание на то, как потенциометр, используемый в этой схеме, является разновидностью «триммера», регулируемой отверткой, а не ручкой или другим ручным управлением:

Причина этого выбора в потенциометрах заключается в том, чтобы сделать случайные изменения в увеличении схемы менее вероятными. Если вы построите эту схему, вы увидите, что незначительные изменения в настройках этого потенциометра сильно влияют на качество выходной синусоидальной волны. Слишком большой выигрыш, и синусоидальная волна заметно искажается. Слишком небольшое усиление, и цепь полностью перестает колебаться!

Очевидно, нехорошо иметь такую чувствительность к незначительным изменениям в любой практической цепи, которая, как ожидается, будет выполняться изо дня в день. Одним из решений этой проблемы является добавление предельной сети в схему, состоящую из двух диодов и двух резисторов:

При использовании этой сети коэффициент усиления схемы может быть значительно выше порогового значения для колебания (критерий Баркгаузена), не проявляя чрезмерных искажений, как это было бы без предельной сети. Объясните, почему предельная сеть делает это возможным.

Показать ответ

Ограничивающая сеть ослабляет усиление схемы, когда пиковое напряжение начинает превышать 0, 7 В. Это ослабление помогает предотвратить отсечение операционного усилителя.

Последующий вопрос: какой эффект оказывает эта «ограничивающая сеть» на чистоту спектра выходного сигнала генератора «замечены скрытые»> Примечания:

Эта схема важна для студентов, с которыми сталкивается, поскольку это показывает очень практическое ограничение версии «учебника» моста осциллятора моста Wien. Недостаточно того, чтобы конструкция схемы работала в идеальных условиях — практическая схема должна выдерживать некоторую дисперсию значений компонентов, иначе она не будет надежно работать.

Вопрос 11

Эта интересная схема opamp создает истинные трехфазные синусоидальные сигналы напряжения, три из которых, если быть точным:

Со всеми резисторами и конденсаторами вы, возможно, догадались, что это тип фазового сдвига цепи генератора, и вы были бы правы. Здесь каждая параллельная RC-сеть обеспечивает 60-градусный сдвиг фаз сдвига, чтобы сочетаться с 180-градусным сдвигом фазы, присущим инвертирующим конфигурациям усилителя, что дает 120 градусов сдвига на одну операционную ступень.

Выведите решение формулы для рабочей частоты этой схемы генератора, зная, что импеданс каждой параллельной RC-сети будет иметь фазовый угол -60 ^o . Кроме того, определите, где на этой схеме вы получите три обещанных синусоидальных сигнала.

Показать ответ

Я дам вам подсказку о том, как решить эту проблему: треугольник допуска для параллельной сети RC будет иметь углы 60 ^o, 30 ^o и, конечно, 90 ^o :

Заметки:

В отличие от многоступенчатых сетей фазового сдвига RC, которые мы привыкли видеть в дискретных транзисторных схемах генератора фазового сдвига, сети фазового сдвига в этой цепи генератора намного «чисты», будучи эффективно изолированы друг от друга текущим усилением каждого операционного усилителя, Здесь каждая RC-сеть обеспечивает точный размер фазового сдвига и после нее не загружается RC-сетью. Это делает математику приятной и легкой (сравнительно), и хороший обзор тригонометрии!

Эта схема исходила со страниц одной из моих любимых книг с операционными системами, « Руководство по применению для вычислительных усилителей для моделирования, измерения, манипуляции и многое другое» . Изданный Philbrick Researches Inc. в 1966 году, это замечательно написанная экскурсия по «современным» операционным усилителям и технологиям. Я только хотел (по-настоящему) написать современные тексты, а также этот удивительный буклет!

Вопрос 12

Предскажите, как повлияет работа этой схемы релаксационного генератора в результате следующих сбоев. Рассматривайте каждую ошибку независимо (т.е. по одному, без кратных ошибок):

Резистор R ₁ не работает:
Паяный мост (короткий) через резистор R ₁ :
Конденсатор C ₁ замыкается:
Паяный мост (короткий) через резистор R ₂ :
Резистор R ₃ не работает:

Для каждого из этих условий объясните, почему возникнут результирующие эффекты.

Показать ответ

Резистор R ₁ не работает: выход Opamp насыщает либо положительный, либо отрицательный.
Паяный мост (короткий) через резистор R ₁ : Выходное напряжение опускается до 0 вольт.
Конденсатор C ₁ выходит из строя: выход Opamp насыщается либо положительным, либо отрицательным.
Паяный мост (короткий) через резистор R ₂ : Выходное напряжение опускается до 0 вольт.
Резистор R ₃ не работает: выходное напряжение опускается до 0 вольт.

Заметки:

Цель этого вопроса заключается в том, чтобы подойти к области устранения неисправностей схемы с точки зрения понимания того, что такое ошибка, а не только знать, что такое симптомы. Хотя это не обязательно реалистичная перспектива, это помогает студентам создавать фундаментальные знания, необходимые для диагностики неисправной схемы из эмпирических данных. Такие вопросы должны сопровождаться (в конечном итоге) другими вопросами, которые задают учащимся определение вероятных ошибок на основе измерений.

Вопрос 13

Определите по меньшей мере две различные неисправности компонентов, которые приведут к изменению рабочего цикла для этой цепи генератора:

Показать ответ

Короткое замыкание в любом из двух диодов приведет к изменению рабочего цикла.

Последующий вопрос: что произойдет, если любой из этих двух диодов не сможет открыть «замеченные заметки»> Примечания:

Попросите ваших учеников объяснить, почему рабочий цикл изменился бы из-за короткого замыкания диода. Это хорошая возможность для дальнейшего изучения работы этой схемы генератора.

Вопрос 14

Предположим, что этот генератор LC перестает работать, и вы подозревали, что конденсатор или индуктор не работают. Как вы могли проверить эти два компонента без использования измерителя LCR?

Показать ответ

Попробуйте использовать омметр на каждом компоненте, извлеченный из цепи. Конденсатор должен читать «разомкнут», и индуктор должен прочитать низкое сопротивление, если оба находятся в хорошем состоянии.

Последующий вопрос: это тест омметра, достаточно полный для обнаружения всех возможных неисправностей с этими двумя типами компонентов. «Примечания скрыты»> Примечания:

Знание того, как проверить состояние компонентов с помощью примитивного тестового оборудования, является ценным навыком. Это стоит потратить время, чтобы подробно обсудить этот вопрос (и его ответы) с вашими учениками, чтобы они все понимали связанные с этим понятия.

Вопрос 15

Большинство операционных усилителей не имеют возможности качать их выходные напряжения между рельсами. Большинство из них не симметрично размахивают выходными напряжениями. То есть типичный неопорный операционный усилитель может иметь возможность приближаться к одному напряжению на линии электропитания ближе, чем к другому; например, при питании от источника питания с напряжением + 15/15 В, выход насыщается положительным при +14 В и насыщается отрицательным при -13, 5 В.

Какой эффект вы предполагаете, что этот несимметричный выходной диапазон будет иметь типичную схему релаксационного осциллятора, такую как следующее, и как вы можете предположить, что мы исправим проблему?

Показать ответ

Рабочий цикл не будет составлять 50%. Один из способов устранить проблему — сделать что-то вроде этого:

Последующий вопрос: объясните, как и почему это решение работает. Теперь вы только знали, что я задам этот вопрос в тот момент, когда вы увидели диаграмму, разве вы не «скрывали»> Примечания:

Обратите внимание, что я добавил дополнительный резистор в схему, последовательно с выходным терминалом opamp. В некоторых случаях это не обязательно, потому что операционная система самоограничивается в выходном токе, но тем не менее это хорошая практика проектирования. В случае, если кто-либо когда-либо заменяет оригинальный операционный усилитель для другой модели, не имеющей защиты от перегрузки по току, новый операционный усилитель не будет поврежден.

Вопрос 16

Эта резонансная схема LC-осциллятора очень чувствительна к изменениям коэффициента усиления. Обратите внимание на то, как потенциометр, используемый в этой схеме, является разновидностью «триммера», регулируемой отверткой, а не ручкой или другим ручным управлением:

Показать ответ

Эта схема важна для учеников, поскольку она показывает очень практическое ограничение «учебного» варианта резонансной схемы генератора. Недостаточно того, чтобы конструкция схемы работала в идеальных условиях — практическая схема должна выдерживать некоторую дисперсию значений компонентов, иначе она не будет надежно работать.

← Предыдущая работа
Индекс рабочих листов
Следующая рабочая таблица →

Устройства для стабилизации и возбуждения сварочной дуги

Для возбуждения и стабилизации дуги применяются специальные аппараты (устройства), приспособленные для работы с серийными источниками питания переменного и постоянного тока.

Эти аппараты обеспечивают наложение тока высокого напряжения и высокой частоты на сварочную цепь. Они разделяются на два типа: возбудители непрерывного действия и возбудители импульсного питания. К первым относятся осцилляторы, которые, работая совместно с источниками питания дуги, обеспечивают ее возбуждение наложением на сварочные провода тока высокого напряжения (3000-6000 В) и высокой частоты (150-250 кГц). Такой ток не представляет большой опасности для сварщика при соблюдении им правил электробезопасностн, но дает возможность возбуждать дугу, не касаясь электродом изделия. Высокая частота обеспечивает спокойное горение дуги даже при малых сварочных токах основного источника. Электрическая схема осциллятора ОСПЗ-201 приведена на рис. 4.11. Как видно из схемы,

Рве. 4.11, Электрическая схема осциллятора, включенного в сварочную цепь параллельно

Рис, 4.12. Электрическая схема осциллятора последовательного включения

осциллятор включен в сварочную цепь параллельно и в цепь переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Предохранитель Пр обеспечивает безаварийную работу помехозащитного фильтра ПЗ, состоящего из батареи конденсаторов. Высоковольтный низкочастотный трансформатор Т1 повышает напряжение до 6 кВ. На стороне высокого напряжения трансформатора 77 находится высокочастотный искровой генератор, состоящий из разрядника ФВ, конденсатора Сг и первичной обмотки трансформатора высокой частоты и напряжения Т2. Этот генератор является колебательным контуром, в котором беспрерывно, с большой скоростью, накапливаются в конденсаторе и разряжаются через искровой разрядник импульсы тока высокого напряжения, создавая высокочастотную характеристику трансформатора Т2. Для защиты источника от гока высокого напряжения служит фильтр в виде конденсатора Сп, а предохранитель Пр2 защищает обмотку трансформатора Т2 от пробоев фильтра С„. Осциллятор может питаться не от сети, а непосредственно от сварочной цепи, что улучшает его свойства.

Осцилляторы

Осцилляторы последовательного включения (рис. 4.12) считаются более эффективными, так как не требуют установки в цепи источника специальной защиты от высокого напряжения. Как видно из схемы, катушка LK включена последовательно со сварочной дугой, остальные обозначения схемы аналогичны рис. 4.11. При работе осциллятора разрядник издает тихое потрескивание; искровой зазор величиной 1,6-2 мм может быть установлен регулировочным винтом, но только при отключенном от сети осцилляторе. Следует иметь в виду, что установка и ремонт осцилляторов требуют более высокой квалификации электротехнического персонала.

Сварка переменным током

При сварке переменным током требуются возбудители с импульсным питанием, которые наряду с первоначальным возбуждением дуги должны способствовать ее зажиганию при смене полярности переменного тока. Казалось бы, что осцилляторы отвечают этому требованию. Однако они неудовлетворительно выполняют повторные зажигания при смене полярности переменного тока источника, в результате чего действующий сварочный ток колеблется и ухудшается качество сварки. Кроме того, несинхронизированные осцилляторы создают значительные радиопомехи. Для стабилизации дуги переменного тока используются возбудители-стабилизаторы с импульсным питанием, управляемые напряжением дуги. Как правило, они являются частью установки для сварки на переменном токе. Так, в комплекте со сварочным трансформатором ТДМ-503-4 промышленность выпускает возбудитель-стабилизатор, управляемый напряжением дуги ВСД-01.УЗ, Амплитуда импульса стабилизатора достигает 400-600 В. Энергия импульса накапливается в накопителе, обычно емкостном. Импульс вводится в цепь дуги по команде управляющего устройства. Такой тип стабилизатора называется активным в отличие от пассивных стабилизаторов, в которых импульс генерируется за счет процессов, происходящих в цепи дуги. Промышленностью используются стабилизаторы активного типа как более надежные. Управляющее устройство стабилизатора задерживает импульс на 60-100 мкс, что вместе с запозданием срабатываемых коммутаторов обеспечивает наиболее эффективное время ввода импульса для стабилизации дуги. Стабилизировать процесс сварки переменным током можно с помощью тиристорных трансформаторов.

Типы и схемы источников питания. Схема возбуждения плазменной дуги

Схема возбуждения плазменной дуги Страницы: 1 2

Элементы электрической схемы источников питания плазмотрона рассмотрим в порядке их участия в процессе возбуждения дуги.

Осциллятор. Как и при обычной дуговой сварке неплавящимся электродом, при плазменной сварке могут использоваться параллельная (рис. 13, а, б) и последовательная (рис. 13, в) схемы включения осциллятора.

Преимуществом схемы с включением осциллятора между электродом и изделием (рис. 13, а) является возможность ее использования как для плазменной, так и для дуговой сварки. Однако эта схема требует применения защитного дросселя, рассчитанного на полный рабочий ток установки.

В схеме на рис. 13,6 через дроссель L протекает ток только дежурной дуги, поэтому дроссель может быть рассчитан на малые токи и малую величину ПВ.

При последовательном включении осциллятора также возможно его включение как в цепь электрода, так и в цепь сопла. Преимущества и недостатки обоих вариантов те же, что и при параллельном включении (дроссель в этом случае входит в схему осциллятора и на рис. 13,б не показан).

Рис. 13. Схемы возбуждения дуги: 1 — источник питания; 2—осциллятор; 3 — плазмотрон; 4 — изделие.

Емкость С во всех рассмотренных случаях служит для защиты источника питания от высокого напряжения осциллятора. При значительном удалении источника питания от плазмотрона рекомендуется устанавливать две защитные емкости — вблизи плазмотрона и непосредственно на зажимах источника питания.

Осциллятор рекомендуется размещать возможно ближе к плазмотрону для уменьшения уровня высокочастотных помех и предотвращения пробоя изоляции в цепях источника питания и схемы управления.

В установках плазменной обработки можно применять осцилляторы типа УПД, разработанные ОКБ Института электросварки им. Е. О. Патона АН УССР (для плазменной сварки и резки), ВИР Степанаванского завода ВЧЭО (для плазменной резки) и ВИС ленинградского завода «Электрик» им. Н. М. Шверника (для плазменной сварки). Могут быть также использованы осцилляторы типов ОСИ-300 и ОСИ-500. Применение осцилляторов типа ОСПЗ дает неудовлетворительные результаты из-за недостаточной мощности разряда.

Цепь дежурной дуги. Для возбуждения тока по цепи электрод — сопло при зажигании дежурной дуги сопло через токоограничительное сопротивление R (см. рис. 13, а и в) подключается к заземленному полюсу источника питания. После возбуждения основной дуги ток в ней приближается к нулю. Для предотвращения образования двойной дуги цепь дежурной дуги необходимо разорвать с помощью контактора К. Однако при микроплазменной сварке режим работы с постоянно горящей дежурной дугой является обычным.

Возможно и применение изображенной на рис. 13,6 схемы возбуждения дежурной дуги. В этом случае после пробоя промежутка электрод — сопло возникает импульс тока, обусловленный зарядом емкости С1 через сопротивление R1. После заряда емкости ток дежурной дуги падает до нуля, и происходит разряд емкости через сопротивление R2. После разряда емкости производится вторичный пробой промежутка, и импульс тока повторяется. Амплитуду, длительность и частоту следования импульсов можно изменять с помощью С1, R1 и R2.

Использование подобной схемы позволяет увеличить амплитуду тока дежурной дуги без возрастания его среднего значения, т. е. увеличить надежность возбуждения основной дуги без роста термического воздействия на электрод и сопло плазмотрона.

Источник питания (ИП) для плазменной обработки должен иметь крутопадающие характеристики. Они могут быть обеспечены следующими типами источников питания: выпрямителями, управляемыми дросселями насыщения, тиристорными выпрямителями с обратной связью по току, источниками питания на базе индуктивно-емкостных преобразователей и транзисторными источниками питания. В отдельных случаях могут использоваться сварочные генераторы, трансформаторы с рассеянием, балластные реостаты.

Как построить схему генератора | Как попасть в Wiki

В этом руководстве кратко описаны различные схемы генератора.

Генераторы на основе индуктора-конденсатора.

Упрощенная версия формулы следующая:

Плюсы:

Частота изменяется с помощью переменного конденсатора

Выходная амплитуда остается постоянной во всем диапазоне частот

Коэффициент обратной связи катушки индуктивности остается неизменным

Минусы:

Не подходит для чистой синусоиды

на основе схемы регенеративного ресивера

Использует любой операционный усилитель и сдвигает фазу обратной связи.Приступить к работе очень просто.

Полные уравнения

Критерии колебаний:

Упрощенные уравнения

Для использования этих уравнений и и

на цифровом языке: нестабильный мультивибратор

Схема имеет два состояния:

Состояние 1 ‘:

Q1 включен
Коллектор Q1 на 0В
C1 тестовая зарядка через R2 (и Q1)
Напряжение на базе Q2 — это напряжение на C1.Первоначально он низкий, но увеличивается по мере зарядки C1.
Q2 выключен (при базовом напряжении <0,6 В)
C2 выпускается через R3 и R4
Высокое выходное напряжение (хотя и немного ниже, чем напряжение питания из-за тока разряда C2 через R4)

Это состояние является самоподдерживающимся, пока напряжение на базе Q2 не достигнет 0,6 В, после чего Q2 включится, и схема переходит в следующее состояние.

Состояние 2

Q2 включен
Коллектор Q2 (выходное напряжение) идет с + V на 0V
Это ступенчатое изменение на C2 вызывает отрицательный импульс на базе Q1, который быстро его выключает.
Q1 выключен, его коллектор поднимается примерно до + V.
C1 разряжается через R1 и R2
C2 заряжается через R3 от -V до 0 В до +0,6 В (это можно рассматривать как разряд, а не заряд)
Напряжение на базе Q1 — это напряжение на C2. Первоначально он низкий, но увеличивается по мере зарядки C2.

Это состояние является самоподдерживающимся, пока напряжение на базе Q1 не достигнет 0,6 В, после чего Q1 включится, и схема вернется в состояние 1.

Первоначальное включение

При первом включении схемы ни один из транзисторов не включается. Однако это означает, что на этом этапе оба они будут иметь высокое базовое напряжение и, следовательно, склонность к включению, а неизбежная небольшая асимметрия будет означать, что один из транзисторов будет включаться первым. Это быстро переведет схему в одно из вышеуказанных состояний, и возникнут колебания.

Период колебаний

Грубо говоря, длительность состояния 1 (высокий выход) будет связана с постоянной времени R2.C1, поскольку это зависит от заряда C1, а продолжительность состояния 2 (низкий выход) будет связана с постоянной времени R3.C2, поскольку это зависит от заряда C2 — и эти постоянные времени не обязательно должны быть одинаковыми, поэтому может быть достигнут пользовательский рабочий цикл.

Однако продолжительность каждого состояния также зависит от начального состояния заряда рассматриваемого конденсатора, а это, в свою очередь, будет зависеть от величины разряда во время предыдущего состояния, которое также будет зависеть от резисторов, используемых во время разряда ( R1 и R4), а также от продолжительности предыдущего состояния, и т. Д. .В результате при первом включении этот период будет довольно продолжительным, поскольку конденсаторы изначально полностью разряжены, но этот период быстро сократится и стабилизируется.

Период также будет зависеть от тока, потребляемого на выходе.

Из-за всех этих неточностей на практике обычно используются более сложные микросхемы таймера, как описано выше.

Требуется нечетное количество инверторов. Использование минимального количества каскадов в генераторе позволяет достичь максимальных частот, однако это будет чувствительно к колебаниям напряжения.За счет использования большего количества каскадов шум из-за колебаний напряжения сводится к минимуму. Частота неточная из-за различий во времени перехода. Это компенсируется контролем тока, проходящего через транзисторы. Это также позволяет сделать его генератором, управляемым напряжением (ГУН).

Генератор инвертора триггера Шмитта [редактировать | править источник]

Это может быть построено из микросхемы TTL серий 7414, 74ls14 … или из серии 4000 cmos (например.г.:4093).

Может использоваться вместо других генераторов.

Т = 1,7 * RC

Это, вероятно, самый распространенный генератор для любителей электроники, потому что это обычная микросхема и хорошо задокументирована.

широкополосные усилители
буферные усилители
кварцевые генераторы
излучатель вырождение
осциллятор хартли
отрицательный отзыв
Генераторы, управляемые напряжением
дрейф генератора
Генератор Армстронга
Мультивибратор нестабильный
Блокирующий осциллятор
Генератор Клаппа
Генератор Колпитца
Кварцевый генератор
Электронный генератор
Генератор Хартли
Осциллятор релаксации
Цепь RLC
Генератор Вакара
Генератор Ройера
OCXO (сокращение от Oven Controlled X-tal (Crystal) Oscillator) — это метод, используемый для предотвращения изменений температуры, которые влияют на резонансную частоту пьезоэлектрического кристалла.

В электронике генератор — это схема, которая генерирует сигнал определенной частоты. Вы можете сделать простой генератор с катушкой индуктивности и конденсатором (две параллельные пластины). Схема будет попеременно накапливать энергию в конденсаторах (электрическая энергия) и в индукторе (магнитная энергия). Электроны, выходящие из одной пластины, проходят через индуктор. Когда заряд на пластинах становится постоянным, ток умирает. Падение тока создает в катушке индуктивности электродвижущую силу, которая заставляет электроны двигаться в том же направлении, заряжая, таким образом, другую пластину конденсатора.Вам понадобиться:

2 рулона Saran Wrap
Рулон алюминиевой фольги
2 оголенных провода
Тонкий изолированный медный провод
Картонная трубка
Батарея

Шаг 1. Создайте конденсатор следующим образом, если у вас его нет удобно. Разверните два рулона саранской пленки на несколько футов. Поместите несколько квадратных футов алюминиевой фольги на каждую развернутую область, чтобы обертка Saran выходила дальше (покрывала большую площадь), чем алюминиевые листы. Это дополнительное удлинение обеспечит электрическую изоляцию между «пластинами», когда два листа Saran Wrap и алюминий снова скатываются вместе.Теперь отрежьте пленку Saran Wrap на краю одного из рулонов Saran Wrap и поместите только что отрезанный бутерброд Saran Wrap с алюминием прямо на другой сэндвич Saran Wrap с алюминием. Это делает бутерброд Saran-Wrap-foil-Saran-Wrap-foil. Нижний слой саранской пленки все еще связан с рулоном саранской пленки. Вставьте два оголенных провода в сэндвич в разных слоях, чтобы они соприкасались с двумя алюминиевыми листами. Затем сверните все это в рулон Saran Wrap, который все еще прикреплен к нижнему слою Saran Wrap.Слой Saran Wrap между двумя слоями фольги защищает их друг от друга, как воздух в обычном конденсаторе.
Шаг 2: Приклейте провода конденсатора к противоположным концам батареи изолентой. Это зарядит конденсатор. Дайте ему зарядиться в течение часа, как если бы вы заряжали аккумулятор. http://www.ehow.com/how_5652134_make-simple-oscillator.html

Как построить схему генератора | Как попасть в Wiki

В этом руководстве кратко описаны различные схемы генератора.

Генераторы на основе индуктора-конденсатора.

Упрощенная версия формулы следующая:

Плюсы:

Частота изменяется с помощью переменного конденсатора

Выходная амплитуда остается постоянной во всем диапазоне частот

Коэффициент обратной связи катушки индуктивности остается неизменным

Минусы:

Не подходит для чистой синусоиды

на основе схемы регенеративного ресивера

Использует любой операционный усилитель и сдвигает фазу обратной связи.Приступить к работе очень просто.

Полные уравнения

Критерии колебаний:

Упрощенные уравнения

Для использования этих уравнений и и

на цифровом языке: нестабильный мультивибратор

Схема имеет два состояния:

Состояние 1 ‘:

Q1 включен
Коллектор Q1 на 0В
C1 тестовая зарядка через R2 (и Q1)
Напряжение на базе Q2 — это напряжение на C1.Первоначально он низкий, но увеличивается по мере зарядки C1.
Q2 выключен (при базовом напряжении <0,6 В)
C2 выпускается через R3 и R4
Высокое выходное напряжение (хотя и немного ниже, чем напряжение питания из-за тока разряда C2 через R4)

Это состояние является самоподдерживающимся, пока напряжение на базе Q2 не достигнет 0,6 В, после чего Q2 включится, и схема переходит в следующее состояние.

Состояние 2

Q2 включен
Коллектор Q2 (выходное напряжение) идет с + V на 0V
Это ступенчатое изменение на C2 вызывает отрицательный импульс на базе Q1, который быстро его выключает.
Q1 выключен, его коллектор поднимается примерно до + V.
C1 разряжается через R1 и R2
C2 заряжается через R3 от -V до 0 В до +0,6 В (это можно рассматривать как разряд, а не заряд)
Напряжение на базе Q1 — это напряжение на C2. Первоначально он низкий, но увеличивается по мере зарядки C2.

Это состояние является самоподдерживающимся, пока напряжение на базе Q1 не достигнет 0,6 В, после чего Q1 включится, и схема вернется в состояние 1.

Первоначальное включение

Период колебаний

Период также будет зависеть от тока, потребляемого на выходе.

Генератор инвертора триггера Шмитта [редактировать | править источник]

Это может быть построено из микросхемы TTL серий 7414, 74ls14 … или из серии 4000 cmos (например.г.:4093).

Может использоваться вместо других генераторов.

Т = 1,7 * RC

широкополосные усилители
буферные усилители
кварцевые генераторы
излучатель вырождение
осциллятор хартли
отрицательный отзыв
Генераторы, управляемые напряжением
дрейф генератора
Генератор Армстронга
Мультивибратор нестабильный
Блокирующий осциллятор
Генератор Клаппа
Генератор Колпитца
Кварцевый генератор
Электронный генератор
Генератор Хартли
Осциллятор релаксации
Цепь RLC
Генератор Вакара
Генератор Ройера
OCXO (сокращение от Oven Controlled X-tal (Crystal) Oscillator) — это метод, используемый для предотвращения изменений температуры, которые влияют на резонансную частоту пьезоэлектрического кристалла.

2 рулона Saran Wrap
Рулон алюминиевой фольги
2 оголенных провода
Тонкий изолированный медный провод
Картонная трубка
Батарея

Обзор схемы кварцевого генератора Работа с приложениями

Кварцевый генератор — это схема электронного генератора, которая используется для механического резонанса колеблющегося кристалла пьезоэлектрического материала.Он создаст электрический сигнал с заданной частотой. Эта частота обычно используется для отслеживания времени, например, наручные часы используются в цифровых интегральных схемах для обеспечения стабильного тактового сигнала, а также используются для стабилизации частот для радиопередатчиков и приемников. Кварцевый кристалл в основном используется в радиочастотных (RF) генераторах. Кварцевый кристалл является наиболее распространенным типом пьезоэлектрических резонаторов, мы используем их в схемах генераторов, поэтому они стали известны как кварцевые генераторы.Кварцевые генераторы должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать нагрузочную емкость.

Существуют различные типы электронных схем генератора, которые используются, а именно: линейные генераторы — генератор Хартли, генератор с фазовым сдвигом, генератор Армстронга, генератор Клаппа, генератор Колпитца. Осцилляторы релаксации — осциллятор Ройера, кольцевой осциллятор, мультивибратор и осциллятор, управляемый напряжением (ГУН). Вскоре мы собираемся подробно обсудить кварцевые генераторы, такие как работа и применение кварцевого генератора.

Что такое кристалл кварца?

Кристалл кварца проявляет очень важное свойство, известное как пьезоэлектрический эффект. Когда механическое давление прикладывается к граням кристалла, на кристалле появляется напряжение, пропорциональное механическому давлению. Это напряжение вызывает искажение кристалла. Величина искажения будет пропорциональна приложенному напряжению, а также переменному напряжению, приложенному к кристаллу, который он заставляет вибрировать с собственной частотой.

Схема на кристалле кварца

На рисунке ниже представлен электронный символ пьезоэлектрического кварцевого резонатора, а также кристалл кварца в электронном генераторе, который состоит из резистора, катушки индуктивности и конденсаторов.

Принципиальная схема кварцевого генератора

На приведенном выше рисунке показан новый кварцевый кварцевый генератор с частотой 20psc 16 МГц и один из видов кварцевых генераторов, который работает с частотой 16 МГц.

Кварцевый осциллятор

Обычно биполярные транзисторы или полевые транзисторы используются в схемах кварцевых генераторов.Это связано с тем, что операционные усилители могут использоваться в различных схемах низкочастотных генераторов, которые ниже 100 кГц, но операционные усилители не имеют полосы пропускания для работы. Это будет проблемой на более высоких частотах, которые соответствуют кристаллам с частотой выше 1 МГц.

Для решения этой проблемы разработан кварцевый генератор Колпитца. Он будет работать на более высоких частотах. В этом генераторе цепь LC-резервуара, обеспечивающая колебания обратной связи, заменена кварцевым кристаллом.Принципиальная схема кварцевого генератора

Работа кварцевого генератора

Схема кварцевого генератора обычно работает по принципу обратного пьезоэлектрического эффекта. Приложенное электрическое поле вызывает механическую деформацию некоторых материалов. Таким образом, он использует механический резонанс вибрирующего кристалла, который сделан из пьезоэлектрического материала для генерации электрического сигнала определенной частоты.

Обычно кварцевые генераторы очень стабильны, имеют хорошую добротность (Q), они небольшие по размеру и экономичны.Следовательно, схемы кварцевого генератора лучше по сравнению с другими резонаторами, такими как LC-схемы, камертоны. Обычно в микропроцессорах и микроконтроллерах мы используем кварцевый генератор 8 МГц.

Эквивалентная электрическая схема также описывает действие кристалла в кристалле. Просто посмотрите на эквивалентную электрическую схему, показанную выше. Основные компоненты, используемые в схеме, индуктивность L представляет собой массу кристалла, емкость C2 представляет собой податливость, а C1 используется для представления емкости, которая образуется из-за механического формования кристалла, сопротивление R представляет собой трение внутренней структуры кристалла, Схема генератора на кварцевом кристалле Диаграмма состоит из двух резонансов, таких как последовательный и параллельный резонанс, т.е.е., две резонансные частоты.

Кристаллический осциллятор работает

Последовательный резонанс возникает, когда реактивное сопротивление, создаваемое емкостью C1, равно реактивному сопротивлению, создаваемому индуктивностью L., и противоположно ему. Значения fr и fp представляют собой последовательные и параллельные резонансные частоты соответственно, а значения fr и fp можно определить с помощью следующих уравнений, показанных на рисунке ниже.

Приведенная выше диаграмма описывает эквивалентную схему, график для резонансной частоты, формулы для резонансных частот.

Использование кварцевого генератора

В целом мы знаем, что в конструкции микропроцессоров и микроконтроллеров кварцевые генераторы используются для обеспечения тактовых сигналов. Например, давайте рассмотрим микроконтроллер 8051, в этом конкретном контроллере схема внешнего кварцевого генератора будет работать с частотой 12 МГц, что очень важно, хотя этот микроконтроллер 8051 (в зависимости от модели) способен работать на частоте 40 МГц (макс.), Должен обеспечивать 12 МГц. в большинстве случаев, потому что для машинного цикла 8051 требуется 12 тактов, чтобы дать эффективную частоту цикла при 1 МГц (принимая тактовую частоту 12 МГц) до 3.33 МГц (при максимальной частоте 40 МГц). Этот конкретный кварцевый генератор, который имеет тактовую частоту от 1 МГц до 3,33 МГц, используется для генерации тактовых импульсов, необходимых для синхронизации всех внутренних операций.

Применение кварцевого генератора

Существуют различные применения кварцевого генератора в различных областях, и некоторые из приложений кварцевого генератора приведены ниже

Приложение кварцевого генератора Колпитца

Генератор Колпитса используется для генерации синусоидального выходного сигнала на очень высоких частотах .Этот генератор может использоваться в качестве датчиков различных типов, таких как датчики температуры. Благодаря устройству на ПАВ, которое мы используем в схеме Колпиттса, он воспринимает сигналы непосредственно с его поверхности.

Кристаллический осциллятор Колпитца

Генераторы Колпитца применяются в основном там, где используется широкий диапазон частот. Также используется в условиях незатухающих и непрерывных колебаний. Используя некоторые устройства в схеме Колпитца, мы можем добиться большей температурной стабильности и высокой частоты.

Colpitts используется для развития мобильной связи и радиосвязи.

Применение кварцевого генератора Армстронга

Эта схема была популярна до 1940-х годов. Они широко используются в регенеративных радиоприемниках. На этом входе радиочастотный сигнал от антенны магнитно вводится в контур резервуара через дополнительную обмотку, и обратная связь уменьшается, чтобы регулировать усиление в контуре обратной связи. Наконец, он производит узкополосный радиочастотный фильтр и усилитель.В этом кварцевом генераторе резонансный контур LC заменен контурами обратной связи.

Кристаллический осциллятор Армстронга

В военной и авиакосмической промышленности

Кристаллические осцилляторы используются в военной и авиакосмической промышленности для создания эффективных систем связи. Система связи предназначена для использования в целях навигации и радиоэлектронной борьбы в системах наведения.

В исследованиях и измерениях

Кварцевые генераторы используются в исследованиях и измерениях для астрономической навигации и слежения за космосом, в медицинских устройствах и в других сферах. измерительные приборы.

Промышленное применение кварцевого генератора

Существует множество промышленных применений кварцевого генератора. Они широко используются в компьютерах, контрольно-измерительных приборах, цифровых системах, в системах фазовой автоподстройки частоты, модемах, морских судах, телекоммуникациях, в датчиках, а также в дисководах.

Кристаллический осциллятор

также используется для управления двигателем, часами и бортовым компьютером, стереосистемой и в системах GPS. Это автомобильное приложение.

Кварцевые генераторы используются во многих потребительских товарах.Например, системы кабельного телевидения, видеокамеры, персональные компьютеры, игрушки и видеоигры, сотовые телефоны, радиосистемы. Это потребительское приложение Crystal Oscillator.

Это все о кристаллическом осцилляторе, его работе и приложениях. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять эту концепцию. Кроме того, с любыми вопросами относительно этой статьи или любой помощью в реализации проектов в области электротехники и электроники вы можете обратиться к нам, оставив комментарий в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какова основная функция кварцевого генератора?

Фото:

Схема транзисторного кварцевого генератора »Электроника

— схема простого транзисторного кварцевого генератора и значений для разных частот.

Кварцевые генераторы используются во многих областях электроники. Использование схемы кварцевого генератора позволяет очень дешево и легко построить высокопроизводительный высокостабильный генератор.

Кварцевые генераторы

могут использоваться в большом количестве приложений в электронике и радио.В некоторых случаях кварцевые генераторы могут использоваться для обеспечения дешевого тактового сигнала для использования в цифровой или логической схеме. В других случаях кварцевый генератор может использоваться для обеспечения стабильного и точного источника радиочастотного сигнала. В результате кварцевые генераторы часто используются радиолюбителями или радиолюбителями в схемах радиопередатчиков, где они могут быть особенно эффективными.

Что такое кристалл

Как следует из названия, они сделаны из кварца, встречающейся в природе формы кремния, хотя большая часть того, что используется в электронике, в наши дни производится синтетически.В работе компонентов используются замечательные свойства кварца. При помещении в электронную схему кристалл действует как очень качественно настроенная схема. В дополнение к этому они очень стабильны, а их резонансная частота не сильно меняется со временем или температурой.

Работа кристалла зависит от пьезоэлектрического эффекта. Этот эффект преобразует механическое напряжение в кристалле в напряжение и наоборот. Таким образом, пьезоэлектрический эффект преобразует электрические импульсы в механическое напряжение, которое подвержено механическим резонансам с очень высокой добротностью кристалла, и это, в свою очередь, снова подключается к электрической цепи.

Хотя это и не компонент, который можно купить в любом магазине электроники, его можно купить в магазине радиочастотных компонентов или непосредственно у производителя. Торговые точки есть в большинстве стран.

Кварцевый генератор Колпитца

Существует множество различных типов схем, которые можно использовать для кварцевых генераторов, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Одной из наиболее распространенных схем, используемых для кварцевых генераторов, является конфигурация Колпитца, как показано ниже.

В схеме используется конденсаторный делитель, состоящий из C1 и C2, для обеспечения обратной связи, а выходной сигнал берется либо из эмиттера, как показано на рисунке. В качестве альтернативы можно установить резистор или дроссель в цепь коллектора и взять оттуда выход. В любом случае разумно использовать буфер после схемы кварцевого генератора, чтобы обеспечить минимальную нагрузку.

В этой конфигурации кристалл работает в параллельном режиме. При работе в этом режиме кристалл должен обладать емкостью нагрузки, чтобы работать на своей правильной частоте.Емкость нагрузки указывается в кристалле и обычно составляет 20 или 30 пФ. Схема кварцевого генератора предназначена для передачи этой емкости кристаллу. Большая часть этого будет состоять из двух конденсаторов C1 и C2, хотя остальные элементы схемы будут обеспечивать некоторую емкость.

Типовая схема кварцевого генератора транзистора Колпитца

Недостатком этой схемы является то, что цепь смещения резистора шунтирует последовательную комбинацию C1 и C2, а также кристалл.Это означает, что для преодоления этого в схеме кварцевого генератора требуются дополнительное усиление и ток, а также в некоторой степени может быть нарушена стабильность. Другой эффект резисторов смещения заключается в уменьшении добротности кристалла. Эту проблему можно до некоторой степени преодолеть, используя полевой транзистор для активного устройства, но эти устройства, как правило, не так стабильны, как биполярные устройства, и им часто требуется более высокий рабочий ток.

Также очень часто поперек кристалла размещают небольшой подстроечный конденсатор.Таким образом, частота кварцевого генератора может быть точно настроена на требуемую частоту.

Оптимизация значений компонентов кварцевого генератора

Условия схемы в основном определяются конденсаторами C1 и C2, а также резисторами смещения R1 и R2 и эмиттерным резистором R3. Поскольку схема зависит от частоты, значения будут меняться в зависимости от рабочей частоты. Ниже приведены типичные значения.

Диапазон частот МГц	C1 пФ	C2 пФ	R1 кОм	R2 кОм	R3 кОм
1-3	330	220	33	33	6.8
3–6	220	150	33	33	6,8
6-10	220	150	33	33	4,7
10-20	150	100	33	33	2,2

Эти значения являются хорошим решением для многих ситуаций. Транзистор может быть BC109 или аналогичным транзистором общего назначения.

Коэффициент усиления кварцевого генератора и уровень возбуждения

Чтобы получить наилучшие характеристики кварцевого генератора, необходимо убедиться, что кварцевый резонатор управляется на правильном уровне. Если уровень возбуждения кристалла слишком высок, могут возникать паразитные резонансы кристалла. В качестве альтернативы кварцевый генератор может даже работать на неправильной частоте. Кроме того, если уровень возбуждения слишком высок, то характеристики фазового шума кварцевого генератора будут ухудшаться.

Кроме того, кристалл может быть поврежден, если уровень возбуждения слишком высок.В частности, повреждению подвержены миниатюрные модели. Даже если не произойдет необратимого повреждения, высокий уровень возбуждения кварцевого генератора увеличивает скорость старения и может вызвать сдвиг частоты. Поэтому важно убедиться, что уровень возбуждения в цепи кварцевого генератора приблизительно правильный.

Принимая во внимание необходимость обеспечения правильных условий работы для самого кварцевого генератора, необходимо оптимизировать схему по стабильности, усилению и уровню возбуждения.Это может привести к снижению выходного уровня, но это можно преодолеть на следующих этапах.

Сводка

Описанная схема транзисторного кварцевого генератора обеспечивает хороший стабильный опорный сигнал, который будет удовлетворительным для многих приложений. В некоторых случаях могут потребоваться высокостабильные генераторы, и может потребоваться использование специально разработанного кварцевого генератора, управляемого с помощью печи (OCXO). Они значительно дороже, но обеспечивают очень высокий уровень производительности с точки зрения стабильности, точности частоты и фазового шума.Если они необходимы, дополнительные расходы могут быть оправданы.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Что такое осциллятор? Определение, блок-схема, критерии Баркгаузена, частота осциллятора

Определение : Генератор — это в основном генератор сигналов, который производит синусоидальный или несинусоидальный сигнал определенной частоты.Осцилляторы находят свое разнообразное применение, поскольку они являются основным компонентом любых электрических и электронных схем.

Непрерывные колебания — основа работы генератора. Иногда генератор называют усилителем с положительной обратной связью. Или, более конкретно, усилитель обратной связи с коэффициентом усиления разомкнутого контура, равным или несколько большим чем 1.

Во время определения мы говорим, что генераторы являются генераторами. Но более конкретно, осцилляторы — это преобразователи энергии, которые преобразуют энергию постоянного тока в эквивалентную энергию переменного тока.Частотные диапазоны переменного сигнала на выходе генератора колеблются от единиц Гц до нескольких ГГц.

Мы уже знаем, что усилителю необходим входной сигнал переменного тока, который усиливается и достигается на выходе усилителя. Однако генератору просто требуется постоянное напряжение, чтобы генерировать переменный сигнал желаемой частоты.

Генератор в основном классифицируется на основе сигнала, генерируемого на его выходе :

Синусоидальный или гармонический осциллятор : Здесь достигнутый сигнал на выходе генератора показывает непрерывное синусоидальное изменение как функцию времени.
Несинусоидальный осциллятор или осциллятор релаксации : В этом случае достигнутый сигнал на выходе генератора показывает быстрое нарастание и спад на разных уровнях напряжения. Таким образом генерируются формы волны, такие как прямоугольная волна, пилообразная волна и т. Д.

Блок-схема генератора

Как мы уже говорили ранее, генератор — это не что иное, как комбинация усилителя и цепи положительной обратной связи. На рисунке ниже представлена блок-схема генератора:

Здесь цепь обратной связи — это частотно-избирательная схема.Здесь следует отметить, что колебательный контур, используемый перед схемой усилителя на приведенном выше рисунке, может быть контуром LC-резервуара, цепью R-C или кварцевым кристаллом.

Усилитель в основном изменяет напряжение постоянного тока , подаваемое источником, на напряжение переменного тока . Этот сигнал переменного тока затем передается в контур резервуара через цепь обратной связи. Далее колебания резервуарного контура поступают на усилитель.

Так как усилитель усиливает приложенный вход на своем выводе.Таким образом, на выходе усилителя достигаются усиленные колебания из-за приложенного постоянного напряжения.

Как мы знаем, здесь мы использовали схему положительной обратной связи. Причина этого в том, что обратная связь обеспечивает часть выхода колебательного контура в правильной фазе, чтобы иметь устойчивые колебания.

А теперь давайте продолжим, чтобы разобраться в деталях работы осциллятора.

Схема работы генератора

В предыдущем разделе мы получили представление об основных принципах работы осциллятора с помощью блок-схемы.Итак, в этом разделе мы узнаем о работе генератора путем анализа схемы.

На рисунке ниже представлена основная цепь обратной связи генератора:

Предположим, что V _i — это вход, подаваемый на вывод усилителя с коэффициентом усиления A. Также используется цепь обратной связи. Эта сеть обратной связи имеет долю обратной связи β. Выход усилителя — V _o, а выход цепи обратной связи — V _f.

Здесь β в основном определяет долю выхода, которая предоставляется в качестве обратной связи на вход.

Изначально на вывод усилителя подается V _i с коэффициентом усиления А. Итак, на выходе усилителя получаем,

Это напряжение затем подается в сеть обратной связи, которая в основном представляет собой резонансный контур, чтобы иметь максимальную обратную связь на частоте.

Итак, сигнал на выходе усилителя обратной связи имеет вид,

Так как, V _f = βV _o и V _o = AV _i

Если усилитель и цепь обратной связи вносят фазовый сдвиг 0 °.Тогда оба сигнала обратной связи, а также входной сигнал будут синфазны друг с другом.

Теперь, когда выход цепи обратной связи подается на усилитель вместе с входом.

Тогда сигнал на выходе усилителя будет иметь вид,

Итак, мы можем написать, коэффициент усиления генератора с обратной связью,

Допустим, мы обеспечиваем только выход цепи обратной связи на входе усилителя и снимаем изначально подаваемый входной сигнал.

После удаления V _i петлевое усиление генератора отвечает за устойчивые колебания.

Если коэффициент усиления разомкнутого контура меньше единицы, т. Е. Aβ <1 . Затем через некоторое время выход погаснет. Это потому, что здесь AβV _i служит входом для усилителя, поэтому он будет меньше, чем V _i, а Aβ будет меньше единицы.

Следовательно, каждый раз после прохождения петли амплитуда сигнала будет уменьшаться.В результате колебания затухнут.

Если усиление контура больше единицы, т. Е. Aβ> 1 . Затем это заставляет вывод накапливаться. Таким образом, каждый раз при прохождении петли наблюдается увеличение амплитуды колебаний.
Теперь, если коэффициент усиления контура равен единице, т.е. Aβ = 1 . Затем он заставляет V _f быть равным V _i. Таким образом, на выходе сигнал будет иметь непрерывную синусоидальную форму. Таким образом, вход сам обеспечивается схемой и, следовательно, достигается синусоидальный выходной сигнал.

Здесь следует отметить, что изначально коэффициент усиления контура всегда больше 1 для создания колебаний. Но как только сигнал достигает определенного напряжения, коэффициент усиления контура теперь становится 1.

Это связано с нелинейным поведением цепи усилителя обратной связи.

Что такое критерии Баркгаузена?

Критерий

Баркгаузена устанавливает два условия для достижения устойчивых колебаний. Они приведены ниже:

Усиление разомкнутого контура, которое мы недавно обсуждали, должно быть немного больше или равно 1.Это означает, что Aβ ≥ 1.
Общий фазовый сдвиг схемы должен быть 0. Таким образом, входной и выходной сигнал будут синфазны друг с другом.

Эти два условия обеспечат устойчивые колебания на выходе усилителя. Это называется Критериями Баркгаузена .

Значение колебательного контура

Колебательный контур образован LC-цепью, RC-цепью или кварцевым кристаллом и т. Д. На рисунке здесь баковая цепь представлена параллельным соединением катушки индуктивности и конденсатора:

В состоянии разомкнутого переключателя работа схемы не будет продолжена.Однако, как только переключатель замыкается, начинается работа схемы.

Когда переключатель замыкается, конденсатор в цепи начинает разряжаться. Из-за разряда заряженного конденсатора электроны начинают двигаться по цепи. Поток электронов генерирует ток в цепи, но в направлении, противоположном движению электронного потока.

Из-за этого протекания тока через катушку индуктивности замечается потокосцепление. В результате это создает магнитное поле около индуктора.Тем самым сохраняя мощность / энергию в индукторе в виде магнитного поля. Эта накопленная в катушке индуктивности энергия генерирует ЭДС.

Из-за генерируемой ЭДС ток снова начнет течь по цепи. Таким образом, заряды будут течь, и конденсатор в конечном итоге станет заряженным и удерживает энергию в виде электростатического поля.

Эта попеременная зарядка и разрядка конденсатора и катушки индуктивности будет производить непрерывных колебаний .

Здесь следует отметить, что схема генерирует затухающие колебания.На рисунке ниже показана форма сигнала в случае затухающих колебаний:

Здесь мы видим, что амплитуда синусоидальных колебаний не равна. Это связано с наличием потерь в катушке индуктивности и конденсаторе.

На рисунке ниже показана форма волны для незатухающих колебаний:

В принципе, осциллятор должен обеспечивать такие колебания, но это не совсем так.

Частота цепи генератора

Также называется резонансной частотой.В основном это определяется как частота колебаний. Обычно конкретная частота, на которой изначально установлен генератор, не сохраняется в течение всего цикла колебаний.

Это происходит потому, что эти резистор, катушка индуктивности и конденсатор изменяются с увеличением температуры цепи.

Следовательно, существует формула для резонансной частоты генератора:

Мы знаем,

Для возникновения резонанса

Выражение резонансной частоты настроенного LC-контура

Преимущества осциллятора

Генератор прочное оборудование .Поскольку он не вращается, и, следовательно, есть вероятность меньшего количества повреждений.
Частота колебаний легко регулируется.
Частота колебаний стабильна.
Он на менее шумный .
Это высокоэффективное устройство.

Применение осциллятора

Генераторы

широко используются во многих схемах, например, в схемах амплитудной и частотной модуляции, в супергетеродинных приемниках и т. Д.Они используются для создания тактовых сигналов.

Осциллятор релаксации

с использованием ОУ — Схема и работа

Операционный усилитель

является неотъемлемой частью Электроники, и мы ранее узнали об операционных усилителях в различных схемах на основе ОУ, а также построили множество схем генераторов с использованием ОУ и других устройств. компоненты электроники.

Осциллятор

обычно относится к схеме, которая производит периодический и повторяющийся выходной сигнал, такой как синусоидальная или прямоугольная волна. Осциллятор может быть механической или электронной конструкцией, которая производит колебания в зависимости от нескольких переменных.Ранее мы узнали о многих популярных осцилляторах, таких как RC-осциллятор с фазовым сдвигом, осциллятор Колпитца, осциллятор с мостом Вейна и т. Д. Сегодня мы узнаем о релаксационном осцилляторе .

Осциллятор релаксации — это тот, который удовлетворяет всем нижеприведенным условиям:

Он должен обеспечивать несинусоидальную форму волны (параметра напряжения или тока) на выходе.
Он должен обеспечивать на выходе периодический или повторяющийся сигнал, например, треугольную, квадратную или прямоугольную волну.
Схема релаксационного генератора должна быть нелинейной. Это означает, что конструкция схемы должна включать полупроводниковые устройства, такие как транзистор, MOSFET или OP-AMP.
Схема также должна включать в себя устройство накопления энергии, такое как конденсатор или индуктор, которое непрерывно заряжается и разряжается для создания цикла. Частота или период колебаний такого генератора зависит от постоянной времени соответствующего емкостного или индуктивного контура.

Работа осциллятора релаксации

Чтобы лучше понять осциллятор релаксации, давайте сначала рассмотрим работу простого механизма, показанного ниже.

Механизм, показанный здесь, представляет собой качели , которые, вероятно, испытывал каждый в своей жизни. Планка движется вперед и назад в зависимости от силы тяжести, испытываемой массами на обоих концах. Проще говоря, качели являются компаратором «Масса» и сравнивают массу объектов, размещенных на обоих концах доски . Таким образом, любой объект с большей массой выравнивается к земле, а объект с меньшей массой поднимается в воздух.

В этой установке качелей у нас будет фиксированная масса «M» на одном конце и пустое ведро на другом конце, как показано на рисунке.В этом начальном состоянии масса ‘M’ будет прижата к земле, а ведро будет подвешено в воздухе на основе принципа качелей, описанного выше.

Теперь, если открыть кран, расположенный над пустым ведром, вода начнет заполнять пустое ведро, увеличивая тем самым массу всей установки.

И как только ковш полностью заполнится, вся масса со стороны ковша будет больше, чем фиксированная масса ‘M’ на другом конце. Таким образом, планка перемещается вдоль оси, тем самым поднимая массу «M» и заземляя ведро с водой.

Как только ведро ударяется о землю, вода, наполненная ведром, полностью выливается на землю, как показано на рисунке. После разлива общая масса со стороны ковша снова станет меньше по сравнению с фиксированной массой «M». Итак, доска снова перемещается вдоль оси, тем самым снова перемещая ведро в воздух для следующего наполнения.

Этот цикл наполнения и разлива продолжается до тех пор, пока не появится источник воды для наполнения ведра.И из-за этого цикла доска перемещается вдоль оси с периодическими интервалами, создавая таким образом колебательный выход.

Теперь, если мы сравним механические компоненты с электрическими компонентами, тогда мы получим.

Ковш можно рассматривать как накопитель энергии, который представляет собой либо конденсатор, либо катушку индуктивности.
Качели является компаратор или операционный усилитель используется для сравнения напряжения конденсатора и ссылки.
Опорное напряжение берется для номинального значения сравнения конденсатора.
Водяной поток здесь можно назвать электрическим зарядом.

Цепь осциллятора релаксации

Если мы нарисуем эквивалентную электрическую схему для вышеуказанного механизма качелей, мы получим схему осциллятора релаксации , как показано ниже :

Работу расслабляющего осциллятора ОУ можно объяснить следующим образом:

Как только кран открывается, вода перетекает в ведро для воды, тем самым медленно наполняя его.
После того, как ведро с водой будет полностью заполнено, вся масса на стороне ведра будет больше, чем фиксированная масса ‘M ’, установленная на другом конце. Как только это происходит, доска перемещается в более опасное место.
После того, как вода будет полностью вылита, общая масса со стороны ковша снова станет меньше по сравнению с фиксированной массой «M». Таким образом, вал снова переместится в исходное положение.
После предыдущего слива ведро снова наполняется водой, и этот цикл продолжается вечно, пока из крана не потечет вода.

Если мы нарисуем график для вышеупомянутого случая, он будет выглядеть примерно так:

Здесь,

Изначально, если учесть, что на выходе компаратора высокий уровень, то в это время конденсатор будет заряжаться. По мере зарядки конденсатора напряжение на его клеммах будет постепенно повышаться, что видно на графике.
Как только напряжение на клеммах конденсатора достигнет порогового значения, выходной сигнал компаратора изменится с высокого на низкий, как показано на графике.А когда выход компаратора становится отрицательным, конденсатор начинает разряжаться до нуля. После полной разрядки конденсатора из-за наличия отрицательного выходного напряжения он снова заряжается, но не в обратном направлении. Как видно на графике, из-за отрицательного выходного напряжения напряжение конденсатора также возрастает в отрицательном направлении.
Когда конденсатор заряжается до максимума в отрицательном направлении, компаратор переключает выход с отрицательного на положительный. Как только выход переключается на положительный цикл, конденсатор разряжается по отрицательному пути и накапливает заряды по положительному пути, как показано на графике.
Таким образом, цикл заряда и разряда конденсатора в положительном и отрицательном путях запускает компаратор, вырабатывающий прямоугольный сигнал на выходе, который показан выше.

Частота осциллятора релаксации

Очевидно, что частота колебаний зависит от постоянной времени C1 и R3 в цепи. Более высокие значения C1 и R3 приведут к более длительным скоростям заряда и разряда, что приведет к более низким частотным колебаниям. Точно так же меньшие значения вызовут колебания с более высокой частотой.

Здесь R1 и R2 также играют решающую роль в определении частоты выходного сигнала. Это связано с тем, что они контролируют пороговые значения напряжения, до которых требуется зарядка C1. Например, если порог установлен на 5 В, то C1 нужно только заряжать и разряжать до 5 В и -5 В соответственно. С другой стороны, если порог установлен на 10 В, то C1 необходим для зарядки и разрядки до 10 В и -10 В.

Таким образом, формула частоты осциллятора релаксации будет:

f = 1/2 x R ₃ x C ₁ x ln (1 + k / 1 - k)

Здесь K = R ₂ / R ₁ + R ₂

Если резисторы R1 и R2 равны друг другу, то

f = 1/2.2 x R ₃ x C ₁

Применение осциллятора релаксации Осциллятор релаксации

может использоваться в:

Генераторы сигналов
Счетчики
Цепи памяти
Генераторы контроля напряжения
Веселые схемы
Осцилляторы
Мультивибраторы.

Общие сведения о схемах кварцевого генератора | Самодельные проекты схем

Генератор — это схема, которая выдает определенную частоту и удерживает эту частоту в определенных пределах.Генератор индуктивности-емкости (LC) зависит от резонансного обмена электрической энергией между конденсатором и индуктором для его работы.
Транзисторный усилитель выдает электрические импульсы, имеющие соответствующую фазу и величину, чтобы поддерживать колебания. При использовании в схемах генератора BJT действуют как преобразователи, которые преобразуют электрическую энергию постоянного тока из источника питания коллектора транзистора в энергию переменного тока в выходной цепи. Усиливающий атрибут BJT помогает им сохранять частоту колебаний цепи.

Базовые конфигурации схем твердотельного кварцевого генератора сегодня более развиты, почти все схемы являются модификациями широко известных систем на электронных лампах, таких как генераторы Пирса, Хартли, Клаппа и Батлера, и работают как с биполярными, так и с полевыми транзисторами.

Хотя все эти схемы в основном соответствуют поставленной цели, существует множество приложений, требующих чего-то совершенно другого или требующих точного описания функциональности.

Ниже перечислены схемы для различных применений, начиная с НЧ и заканчивая диапазоном УКВ, которые обычно не встречаются в существующих любительских приложениях или книгах.

Базовая технология схем твердотельного кварцевого генератора к настоящему времени хорошо известна, большинство схем являются адаптацией хорошо известной технологии электронных ламп, такой как генераторы Пирса, Хартли, Клаппа и Батлера, и используют как биполярные, так и полевые транзисторы.

Хотя эти схемы в основном выполняют свое предназначение, существует множество приложений, требующих чего-то другого или требующих надежной характеристики характеристик.

Здесь представлены различные схемы для широкого диапазона применений от НЧ до УКВ диапазона, которые обычно не встречаются в современной любительской литературе или литературе.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

Точка, которую редко ценят или просто игнорируют, это тот факт, что кристаллы кварца могут колебаться в параллельном резонансном режиме и в последовательном резонансном режиме. Две частоты разделены с незначительной разницей, обычно 2-15 кГц в частотном диапазоне.

Последовательная резонансная частота меньше по частоте по сравнению с параллельной.

Конкретный кристалл, предназначенный для использования в параллельном режиме, может быть надлежащим образом применен в последовательном резонансном контуре, если конденсатор, эквивалентный по величине его точной нагрузочной емкости (обычно 20,30, 50 или 100 пФ), подключен последовательно с кристаллом. .

К сожалению, невозможно изменить задачу для последовательного резонансного кристалла в параллельных схемах. Кристалл последовательного режима, вероятно, будет колебаться за пределами своей откалиброванной частоты в своей ситуации и может оказаться невозможным для его достаточной емкостной нагрузки.

Кристаллы обертона работают в последовательном режиме, как правило, на третьем, пятом или седьмом обертоне, а производитель обычно калибрует кристалл по частоте обертона.

Запуск кристалла в параллельном режиме и умножение частоты в 3 или 5 раз дает довольно новый результат за счет работы точно такого же кристалла в последовательном режиме на его 3-м или 5-м обертоне.

При покупке кристаллов обертона избегайте дилемм и определяйте желаемую частоту вместо кажущейся основной частоты.

Фундаментальные кристаллы в диапазоне от 500 кГц до 20 МГц обычно создаются для работы в параллельном режиме, однако может потребоваться работа в последовательном режиме.

Для низкочастотных кристаллов до 1 МГц можно выбрать любой режим. Кристаллы обертона обычно покрывают диапазон от 15 МГц до 150 МГц.

ШИРОКОДИАПАЗОННЫЕ или АПЕРИОДИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ

Осцилляторы, которые никогда не используют настроенные схемы, часто очень полезны, будь то в качестве «кристаллических проверок» или по другим причинам.Настроенные схемы могут быть довольно большими, особенно для кристаллов НЧ.

С другой стороны, они обычно не обходятся без собственных ловушек. Некоторые кристаллы подвержены колебаниям на нежелательных режимах, особенно кристаллы DT и CT, предназначенные для кварцевых генераторов LF.

Это действительно хорошая идея — убедиться, что выходной сигнал имеет правильную частоту и не наблюдается явной «нестабильности режима». Обычно это решает минимизация обратной связи на высоких частотах.

В особых случаях вышеупомянутую теорию можно забыть и в качестве альтернативы использовать генератор с настроенной схемой (НЧ кварцевые генераторы рассматриваются позже).

Crystal Circuits

Первая схема ниже представляет собой генератор с эмиттерной связью, разновидность схемы Батлера. Выходной сигнал схемы на рис. 1 в основном представляет собой синусоидальную волну; уменьшение эмиттерного резистора Q2 увеличивает гармонический выход.

В результате кристалл 100 кГц генерирует отличные гармоники через 30 МГц. Это схема последовательного режима.

Может использоваться целый ряд транзисторов. Для кристаллов с частотой выше 3 МГц рекомендуется использовать транзисторы с большим коэффициентом усиления и ширины полосы.Для кристаллов в диапазоне от 50 кГц до 500 кГц предпочтительны транзисторы с высоким коэффициентом усиления НЧ, такие как 2N3565.

Кроме того, для кристаллов в этом диапазоне допустимое рассеивание обычно ниже 100 микроватт, и ограничение амплитуды может быть существенным.

Предлагается пониженное напряжение питания одновременно с эффективным запуском. Изменение схемы за счет включения диодов, как показано на рис. 3, является более выгодным методом, и эффективность пуска повышается.

Схема будет генерировать генерацию на частоте до 10 МГц при использовании подходящих транзисторов и резисторов эмиттера. Обычно рекомендуется использовать эмиттерный повторитель или исходный повторитель.

Комментарии, идентичные приведенным выше, связаны с рис. 2. В эту схему встроен буфер эмиттерного повторителя.

Эти две схемы в некоторой степени чувствительны к частоте, колебаниям напряжения питания и характеристикам нагрузки. Рекомендуется нагрузка 1 кОм или выше.

TTL LC можно комбинировать со схемами кварцевого генератора, хотя многие опубликованные схемы обладают ужасной пусковой эффективностью или неповторимостью из-за огромных параметров в LC.

Схема на рис. 4. была экспериментирована автором в диапазоне от 1 МГц до 18 МГц и будет приветствоваться. Это генератор с последовательным режимом работы, который дополняет кристаллы АТ-огранки.

Выходной сигнал составляет около 3 В от пика до пика, прямоугольная волна до примерно 5 МГц, выше которой это становится более похожим на полусинусоидальные импульсы. Пусковая эффективность превосходна, что, по-видимому, является главным фактором для генераторов TTL.

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ

Кристаллы в диапазоне от 50 кГц до 500 кГц требуют отличительных факторов, которые не обнаруживаются в более распространенных кристаллах HF огранки AT или BT.

Аналогичное последовательное сопротивление намного больше, а их допустимое рассеивание ограничено до 100 микроватт, в идеале 50 микроватт или ниже.

Схема на рис. 5 представляет собой генератор последовательного режима. Он предлагает то преимущество, что не требует настраиваемой схемы, и имеет возможность выбора синусоидального или прямоугольного выходного сигнала. Для кристаллов в диапазоне 50–150 кГц рекомендуется использовать транзисторы 2N3565, хотя издатель считает приемлемым вариант BC107.

Оба варианта подходят для кристаллов в диапазоне от 150 кГц до 500 кГц.Если вы считаете, что кристалл имеет большое эквивалентное последовательное сопротивление, вы можете увеличить значение R1 до 270 Ом и R2 до 3,3 кОм.

Для операций прямоугольной формы C1 составляет 1 мкФ (или, возможно, величина рядом или больше). Для синусоидального выхода C1 отсутствует в цепи.

Контроль амплитуды не требуется. Выходной сигнал синусоидальной волны составляет приблизительно 1 В среднеквадратического значения, выходной сигнал прямоугольной формы — около 4 В.

Схема на рис. 6 на самом деле является переработанным типом генератора Колпитца с включением резистора Rf для регулирования обратной связи.Конденсаторы C1 и C2 должны быть минимизированы расчетными величинами при увеличении частоты.

При 500 кГц значения для C1 и C2 должны быть приблизительно 100 и 1500 пФ соответственно. Схема, как проверено, предлагает выход синусоидальной волны с использованием второй гармоники примерно на 40 дБ ниже (или выше).

Это часто сводится к минимуму путем внимательной настройки Rf и C1. Помните, что при уменьшенной величине обратная связь важна для достижения этой цели, генератору требуется около 20 секунд для достижения полной выходной мощности.

Выходное напряжение составляет от 2 до 3 вольт от пика до пика. Когда вам нужен выход, нагруженный гармониками, этого можно добиться путем простого включения конденсатора 0,1 мкФ поверх эмиттерного резистора. Впоследствии выходное напряжение увеличивается примерно до 5 В.

В таких случаях можно уменьшить напряжение источника питания, чтобы уменьшить рассеяние кристалла. Могут использоваться и другие транзисторы, хотя смещение и обратную связь, возможно, придется изменить. Для сварливых кристаллов, которые могут колебаться в режимах, отличных от желаемых, схема на рис.7 настоятельно рекомендуется

Обратная связь регулируется отводом вдоль нагрузки коллектора Q1. Ограничение амплитуды важно для поддержания рассеяния кристалла внутри границ. Для кристаллов 50 кГц катушка должна быть 2 мГн и ее резонирующий конденсатор 0,01 мкФ. Выходное значение составляет примерно 0,5 В (среднеквадратичное значение), в основном синусоидальное.

Настоятельно рекомендуется использовать эмиттерный повторитель или буфер истокового повторителя.

В случае использования кристалла в параллельном режиме конденсатор 1000 пФ, указанный последовательно с кристаллом, необходимо заменить на выбранную нагрузочную емкость кристалла (обычно от 30, 50 до 100 пФ для этих типов кристаллов).

ЦЕПИ ВЧ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛЯТОРА

Твердотельные конструкции для хорошо известных ВЧ кристаллов AT-среза, как правило, встречаются в легионах. Но результаты не обязательно такие, как вы могли бы ожидать. Большинство основных кристаллов до 20 МГц обычно выбираются для работы в параллельном режиме.

Тем не менее, этот вид кристаллов можно использовать в генераторах последовательного режима, установив желаемую нагрузочную емкость последовательно с кристаллом, как указывалось ранее. Ниже рассматриваются два типа схем.

Хороший генератор для диапазона от 3 до 10 МГц, не требующий настройки схемы, представлен на рис. 8 (а). Это, естественно, та же схема, что и на рис.6. Схема работает очень хорошо до 1 МГц, когда C1 и C2 выше 470 и 820 пФ соответственно. Его можно использовать до 15 МГц, если C1 и C2 уменьшены до 120 и 330 пФ. соответственно.

Эта схема рекомендуется для некритических целей, в которых желательны или не подходят большие гармоники на выходе. Включение настроенной схемы, как в 8b, значительно минимизирует гармонический выход.

Обычно рекомендуется настроенная схема со значительной добротностью. В генераторе 6 МГц мы достигли следующих результатов. При добротности катушки 50, вторая гармоника была 35 дБ на всем протяжении.

При добротности 160 было -50 дБ! Резистор Rf можно изменить (немного увеличить), чтобы улучшить это. Выход дополнительно повышается с помощью катушки с высокой добротностью.

Как уже отмечалось ранее, с уменьшенной обратной связью требуется несколько десятков секунд для достижения 100% выхода при включении, даже в этом случае стабильность частоты фантастическая.

Функционирование на разных частотах может быть достигнуто путем эффективной регулировки конденсаторов и катушки.

Эта схема (рис. 8) также может быть преобразована в чрезвычайно полезный VXO. Крошечная индуктивность определена последовательно с кристаллом, а один из конденсаторов в цепи обратной связи используется как переменный тип.

Обычный двухконтактный подстроечный конденсатор передатчика 10–415 пФ справится с этой задачей. Все банды подключаются параллельно.

Диапазон настройки определяется кристаллом, индуктивностью L1 и частотой.Больший диапазон обычно доступен при использовании более высокочастотных кристаллов. Стабильность очень хорошая, приближается к кристаллу.

УКВ-ОСЦИЛЛЯТОР-УМножитель

Схема на рисунке 10 представляет собой модифицированную версию обертонного генератора с «инвертированием импеданса». Обычно, применяя схему инвертирования импеданса, коллектор либо не настраивается, либо заземляется для RF.

Коллектор может быть настроен на двукратную или трехкратную частоту кристалла, чтобы минимизировать выходной сигнал на частоте кристалла, предлагается схема с 2-кратной настройкой.

НИКОГДА НЕ СЛЕДУЕТ настраивать коллектор на частоту кристалла, иначе цепь может колебаться с частотой, которая может быть вне контроля кристалла. Вам нужно, чтобы коллектор был очень маленьким и как можно чаще был один на один.

Конечные результаты при использовании схемы этого типа были отличными. Почти все выходы, кроме желаемого, были на уровне -60 дБ или выше.

Уровень шума ниже желаемой мощности минимум на 70 дБ. Это создает выдающийся генератор преобразования для преобразователей VHF / UHF.

Практически 2 В ВЧ можно получить на горячем выводе L3 (авторский оригинал на 30 МГц). Настоятельно рекомендуется источник питания, регулируемый стабилитроном.

Как показано на диаграмме, для различных транзисторов важны различные значения схемы. Блуждающие породы в определенной структуре также могут потребовать модификации. L1 может использоваться для перемещения кристалла по частоте. Незначительные изменения частоты (около 1 ppm) происходят при настройке L2 и L3, а также при изменении нагрузки. При этом в реальном тестировании эти вещи могли быть несущественными.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.

Осцилляторы Схемы включения — Энциклопедия по машиностроению XXL

ЭРЕДИТАРНЫЙ ОСЦИЛЛЯТОР ДУФФИНГА С ЗАТУХАНИЕМ | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Осцилляторы — Сварка металлов

Реклама:

Читать далее:

Статьи по теме:

Цепи осцилляторов opamp — таблицы аналоговых интегральных схем

Цепи осциллятора OpAmp

Аналоговые интегральные схемы

Устройства для стабилизации и возбуждения сварочной дуги

Осцилляторы

Сварка переменным током

Похожие материалы

Типы и схемы источников питания. Схема возбуждения плазменной дуги

Как построить схему генератора | Как попасть в Wiki

Генератор инвертора триггера Шмитта [редактировать | править источник]

Как построить схему генератора | Как попасть в Wiki

Генератор инвертора триггера Шмитта [редактировать | править источник]

Обзор схемы кварцевого генератора Работа с приложениями

Что такое кристалл кварца?

Работа кварцевого генератора

Использование кварцевого генератора

Применение кварцевого генератора

Приложение кварцевого генератора Колпитца

Применение кварцевого генератора Армстронга

В военной и авиакосмической промышленности

В исследованиях и измерениях

Промышленное применение кварцевого генератора

Схема транзисторного кварцевого генератора »Электроника

— схема простого транзисторного кварцевого генератора и значений для разных частот.

Что такое кристалл

Кварцевый генератор Колпитца

Оптимизация значений компонентов кварцевого генератора

Коэффициент усиления кварцевого генератора и уровень возбуждения

Сводка

Что такое осциллятор? Определение, блок-схема, критерии Баркгаузена, частота осциллятора

Блок-схема генератора

Схема работы генератора

Что такое критерии Баркгаузена?

Значение колебательного контура

Частота цепи генератора

Преимущества осциллятора

Применение осциллятора

с использованием ОУ — Схема и работа

Общие сведения о схемах кварцевого генератора | Самодельные проекты схем

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

ШИРОКОДИАПАЗОННЫЕ или АПЕРИОДИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ

Crystal Circuits

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ

ЦЕПИ ВЧ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛЯТОРА

УКВ-ОСЦИЛЛЯТОР-УМножитель

О компании Swagatam

Добавить комментарий Отменить ответ