Układy elektroniczne i technika pomiarowa/Moduł 6

wersja beta

---

Moduł 6 - Generatory sygnałów sinusoidalnych i niesinusoidalnych

---

---

Generatory to grupa urządzeń elektronicznych, których zadaniem jest wytwarzanie przebiegów elektrycznych o określonym kształcie kosztem energii dostarczanej ze źródła zasilania którym najczęściej jest źródło napięcia stałego. Wyróżnia się dwie podstawowe grupy generatorów samowzbudnych: generatory przebiegów sinusoidalnych i generatory przebiegów niesinusoidalnych: liniowych, trójkątnych, prostokątnych, impulsowych (szpilkowych). Czasami generatory samowzbudne wymagają synchronizmu działania z innymi urządzeniami, z którymi współpracują wtedy są sterowane zewnętrznym sygnałem synchronizującym i nazywają się generatorami synchronizowanymi (np. generatory odchylania ramki i linii w rządzeniach telewizyjnych). Oprócz generatorów samowzbudnych buduje się także generatory funkcyjne, które wytwarzają przebiegi o określonych kształtach przez przekształcenie innych przebiegów np. z przebiegu prostokątnego formuje się przebieg piłokształtny. W zależności od przeznaczenia wyróżnia się generatory sygnałowe i generatory mocy. Generatory mogą mieć stałą lub przestrajaną w określonym zakresie częstotliwość wyjściową. Mogą generować przebiegi o częstotliwości bardzo niskiej rzędu $10^3$ Hz i bardzo wysokiej rzędu GHz.

---

Generatory przebiegów sinusoidalnych służą do wytwarzania drgań harmonicznych o stabilnej częstotliwości i amplitudzie. Do podstawowych parametrów opisujących właściwości tych układów zalicza się: częstotliwość i amplitudę przebiegu, stałość częstotliwości, stałość amplitudy oraz współczynnik zawartości harmonicznych mówiący o odkształceniu przebiegu rzeczywistego od idealnego przebiegu sinusoidalnego. W generatorach mocy dodatkowo uwzględnia się moc wyjściową i sprawność energetyczną. Wyróżnia się dwa podstawowe typy generatorów: dwójniki, z elementem o ujemnej rezystancji dynamicznej odtłumiającym obwody rezonansowe, często stosowane w telekomunikacji (np. układy z diodami tunelowymi) pracujące w zakresie bardzo dużych częstotliwości, oraz czwórniki, ze wzmacniaczami objętymi dodatnim sprzężeniem zwrotnym pracujące we wszystkich pozostałych zakresach częstotliwości. W zależności od zastosowanych w pętli sprzężenia zwrotnego elementów wyróżnia się generatory: LC, RC i kwarcowe.

---

Generatory z pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego Warunki generacji drgań. Weźmy pod uwagę schemat układu zamkniętego przedstawiony na slajdzie 4. Kiedy przy zerowym sygnale wejściowym na wyjściu wzmacniacza objętego pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego jest sygnał, oznacza to, że wzmocnienie napięciowe takiego układu dąży do nieskończoności, iloczyn k i $beta$ dąży do jedności.

---

---

Po załączeniu źródła zasilania w układzie generatora amplituda drgania będzie narastać, jeżeli charakterystyki przejściowe wzmacniacza i pętli sprzężenia zwrotnego, dla sygnału, dla którego jest spełniony warunek fazy, będą się przecinały (linia 1). Ponieważ charakterystyka u2=f(us) wzmacniacza jest z natury nieliniowa, a charakterystyka uS=f(u2) pętli sprzężenia zwrotnego, ze względu na zastosowanie liniowych elementów, jest liniowa to uzyskanie stabilnej amplitudy drgań jest możliwe w punkcie Q przecięcia się tych charakterystyk. Gdy sprzężenie jest zbyt słabe (linia 3), lub kiedy wzmacniacz ma zbyt małe wzmocnienie (linia 2) nie uzyskamy stabilnego punktu pracy generatora i drgania zanikną.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---