Автогенератор с фазосдвигающей ЯС-цепью

В таких автогенераторах в качестве цепи ПОС используются различные ЯС-цепи. Рассмотрим автогенератор с трехзвенной фазосдвигающей ЯС-цепью, изображенной на рис. 10.75.

Коэффициент передачи (3 фазосдвигающей ЯС-цепи (рис. 10.75) является комплексной величиной и определяется выражением.

Согласно рис. 10.75 сопротивления, входящие в формулу (10.27), с учетом того, что обычно Я1 = Я2 = ЯЗ = Я и Cl = С2 = СЗ = С, описываются следующими уравнениями:

Puc. 10.75. Схема трехзвенной фазосдвигающей RC-цепи После подстановки в (10.27) и сокращений, имеем:

Коэффициент передачи р будет вещественным на частоте квазирезонанса со₀, когда:

6 R² = Х%

Отсюда:

В результате частота квазирезонанса/₀ определяется выражением.

Частота квазирезонанса /₀ — это частота, на которой будет генерировать автогенератор, построенный на основе этой цепи ПОС.

Тогда, с учетом того, что 6R² — Х%, имеем:

Таким образом, на частоте квазирезонанса/₀ рассмотренная фазосдвигающая ЯС-цепь (рис. 10.75) имеет следующие параметры:

На рис. 10.76 приведены АЧХ и ФЧХ фазосдвигающей RC-цепи.

Рис. 10.76. Амплитудно-частотная (а) и фазо-частотная (б) характеристики фазосдвигающей RC-цепи Из условий самовозбуждения имеем:

• • из $К > 1 —> К > 29, так как [3 = —
• 2лу
• • из|/ + ф = 0°—мр = -180°, так как ф = 180°.

Следовательно, для построения автогенератора на основе фазосдвигающей ЯС-цепи (рис. 10.75) требуется инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления К >29. При К < 29 колебания будут затухающими, а при К > 29 — нарастающими, причем форма выходного напряжения будет сильно искажена. Устойчивые синусоидальные колебания могут быть получены только при К = 29. Для выполнения этого условия необходимо использовать усилитель с нелинейной ООС для стабилизации амплитуды выходного напряжения.

Схема автогенератора с фазосдвигающей RC-цепью приведена на рис. 10.77. Автогенератор состоит из инвертирующего усилителя на ОУ DA и резисторах R4. .R6 и трехзвенной фазосдвигающей ЯС-цепи на резисторахR1…R3 и конденсаторах С1… СЗ.

Сопротивления резисторов R4…R6 выбираются из следующих соотношений:

Нелинейная ООС в схеме автогенератора реализуется при помощи терморезистора R6 с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термистора), предназначенного для стабилизации амплитуды выходного напряжения.

Стабилизация амплитуды происходит следующим образом. Допустим, что под воздействием каких-то дестабилизирующих факторов увеличилась амплитуда выходного напряжения. При этом увеличится ток, протекающий через терморезистор R6, его температура увеличится, а его сопротивление уменьшится. Коэффициент усиления К, определяемый по формуле (10.28) также уменьшится, что приведет к уменьшению выходного напряжения. В результате амплитуда выходного напряжения стабилизируется на определенном уровне.

Рис. 10.77. Схема автогенератора с фазосдвигающей RC-цепью Частота/о выходных колебаний автогенератора (рис. 10.77) определяется частотой квазирезонанса:

DOD И где С = Cl = С2 = СЗ; R-R1=R2 =-—.

jR3 + jR4.

Обычно частоту автогенератора изменяют одновременным изменением емкости конденсаторов С1… СЗ.

В практических схемах автогенератора резистор R3 может отсутствовать, а вместо резистора R4 устанавливается эквивалентный резистор, сопротивление которого выбирается из расчета.

Сопротивление резистора R7 выбирается из условия (10.23) сбалансированности схемы по постоянному току:

Недостатком автогенератора с фазосдвигающей RC-цепью является значительное искажение формы генерируемых колебаний, вызванное тем, что условия самовозбуждения выполняются для гармоник с частотой, близкой к частоте квазирезонанса/₀. Это объясняется отсутствием строгой избирательности к основной частоте Г-образных ЯС-цепей.

Улучшение формы генерируемых синусоидальных колебаний достигается применением в качестве ПОС избирательных ЯС-цепей, например, моста Вина или двойного Т-образного моста.