Рис. 29–11. Генератор с фазосдвигающей цепью.

Обратная связь должна сдвигать фазу сигнала на 180 градусов. Так как емкостное сопротивление изменяется при изменении частоты, то эта компонента чувствительна к частоте. Стабильность улучшается при уменьшении величины фазового сдвига на каждой RC цепочке. Однако, на комбинации RC цепочек имеют место потери мощности. Транзистор должен иметь достаточно высокий коэффициент усиления для компенсации этих потерь.

Генератор на основе моста Вина — это двухкаскадный усилитель с цепью опережения-запаздывания и делителем напряжения (рис. 29–12).

Рис. 29–12. Генератор на основе моста Вина.

Цепь опережения-запаздывания состоит из последовательной (R1C1) цепочки и параллельной (R2C2) цепочки. Схема называется цепью опережения запаздывания потому, что выходное напряжение на некоторых частотах опережает входное напряжение по фазе, а на некоторых частотах отстает от него. На резонансной частоте сдвиг фаз равен нулю и выходное напряжение максимально. Резисторы R3 и R4 образуют цепь делителя напряжения, используемого для отрицательной обратной связи. Положительная обратная связь подается на базу, а отрицательная обратная связь на эмиттер генераторного транзистора Q1. Выход транзистора Q1 через емкость связан с базой транзистора Q2, который усиливает напряжение и сдвигает его по фазе на 180 градусов. Выход транзистора Q2 связан с мостовой цепью.

На рис. 29–13 изображен мостовой генератор Вина на интегральной микросхеме. Инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя идеальны для использования в генераторе на основе моста Вина. Усиление операционного усилителя высокое, что компенсирует все потери в цепи.

Рис. 29–13. Генератор на основе моста Вина на интегральной микросхеме.

29-2. Вопросы

Генераторы несинусоидальных колебаний генерируют несинусоидальные колебания. Это не какая-то особая форма колебаний. Несинусоидальные колебания могут иметь прямоугольную, пилообразную или треугольную форму или комбинацию этих форм. Общей характеристикой для всех генераторов несинусоидальных колебаний является то, что все они — релаксационные генераторы. Релаксационный генератор запасает энергию в реактивной компоненте в течение одной фазы цикла колебаний и постепенно отдает ее в течение релаксационной фазы цикла.

Релаксационными генераторами являются блокинг-генераторы и мультивибраторы. На рис. 29–14 изображена схема блокинг-генератора.

Рис 29–14. Блокинг-генератор.

Причиной названия является то, что транзистор легко переводится в режим блокирования (запирания). Условие блокирования определяется разрядом конденсатора C1. Конденсатор C1 заряжается через переход эмиттер-база транзистора Q1. Однако когда конденсатор C1 заряжен, у него есть только один путь разряда — через резистор R1. Величина постоянной времени RC цепочки из резистора и конденсатора С1, устанавливает, как долго транзистор будет заперт (блокирован), а также определяет частоту колебаний. Большая постоянная времени соответствует низкой частоте, а маленькая постоянная времени — высокой частоте.

Если выходное напряжение взять с RC цепочки в эмиттерной цепи транзистора, то оно будет иметь пилообразную форму (рис. 29–15).

Рис. 29–15. Напряжение пилообразной формы, генерируемое блокинг-генератором.

RC цепочка определяет частоту колебаний и создает пилообразное напряжение. На транзистор подано напряжение смещения в прямом направлении через резистор R1. Как только транзистор Q1 начинает проводить, конденсатор С1 быстро заряжается. Положительный потенциал на верхней обкладке конденсатора С1 смещает эмиттерный переход в обратном направлении, запирая транзистор Q1. Конденсатор С1 разряжается через резистор R2, образуя задний фронт пилообразного импульса. Когда конденсатор С1 разряжается, транзистор опять смещается в прямом направлении и начинает проводить, повторяя процесс.

Конденсатор С1 и резистор R2 определяют частоту колебаний. Сделав резистор R2 переменным, можно изменять частоту колебаний. Если резистор R2 имеет высокое сопротивление, постоянная времени RC цепочки велика и частота колебаний низка. Если резистор R2 имеет низкое сопротивление, постоянная времени RC цепочки уменьшится и частота колебаний возрастет.

Мультивибратор — это релаксационный генератор, который может находиться в одном из двух временно стабильных состояний, и быстро переключаться из одного состояния в другое.

На рис. 29–16 изображена основная схема автоколебательного мультивибратора.

Рис. 29–16. Автоколебательный мультивибратор.

Основой генератора являются два каскада, связанные между собой таким образом, что на вход каждого каскада подается сигнал с выхода другого каскада. Когда один каскад открыт, другой заперт до тех пор, пока эти условия не поменяются местами. Цепь самовозбуждается благодаря наличию положительной обратной связи.