RC-генератор с мостом Вина

При выполнении условия β0С • К = 1 в уст­ройстве возникают автоколебания, частота которых определяется формулой

При условии что R1=R2 С1=С2.

Для получения гармонических колебаний с малыми искажениями исполь­зуют инерционно-нелинейную цепь отрицательной обратной связи (ООС) и операционный усилитель (ОУ). Нужный характер нелинейности обеспечивает­ся тогда, когда с ростом амплитуды сигнала увеличивается коэффициент пере­дачи цепи ООС и снижается петлевое усиление β0СК до единицы. Наиболее простым решением являются два диода, включённые по встречно-параллельной схеме в цепь ООС (последовательно с Rос).

Если требуется обеспечить высокую стабильность амплитуды и хоро­шую форму автоколебаний в ЯС-генераторе, то цепь регулировки глубины ООС выполняют на основе сравнения амплитуды генерируемого напряжения с опорным постоянным напряжением. Обычно вначале выпрямляют переменное напряжение с выхода с интегратора, затем из него вычитают опорное напряже­ние, разность усиливают и используют для управления одним из сопротивле­ний, входящих в ветвь ООС генератора. В качестве управляемых сопротивле­ний при этом могут использоваться полевые транзисторы, фото- и терморези­сторы и другие элементы. Пример такого решения рассмотрен далее.

RС-автогенераторы предназначены для работы на инфранизких (от долей герц) и звуковых частотах и в этом диапазоне имеют преимущества перед LC-автогенераторами из-за высокой стабильности частоты генерируемых сиг­налов, что связано с возможностью применения высокостабильных резисторов и конденсаторов. По сравнению с LС-генераторами #С-генераторы той же вы­ходной мощности имеют меньшие габариты и массу.

Основной проблемой во всех трёх рассмотренных разновидностях RС-цепей и генераторов на их основе является реализация перестройки частоты в широком диапазоне, т.к. обычно это требует одновременного изменения па­раметров двух или трех элементов. Интересные решения возможны при управ­лении частотой генератора путём изменения напряжения на одном из элемен­тов схемы или с использованием управляемого конденсатора-варикапа.

Для стабилизации частоты генераторов необходимо:

обеспечить высокую стабильность элементов времязадающей цепи, в частности, выбирать конденсаторы с малым значением ТКЕ;

стабилизировать рабочую точку усилительного элемента введением ООС и терморезисторов в цепи задания режима.

Наиболее кардинальным решением для обеспечения относительной не­стабильности частоты порядка 10" является применение кварцевых резонато­ров. Однако номенклатура низкочастотных резонаторов достаточно ограниче­на; в этом случае часто проектируют генератор на частоту выше 1 МГц с при­менением последующего деления (что одновременно позволяет решить про­блему точной перестройки частоты без применения переменных элементов времязадающей цепи).

Вывод:

Схемы LC-генераторов не подходят, т. к. они работают на высоких частотах и требуют намотки катушек индуктивностей.

В цифровых схемах используется аппроксимация сигнала, что повышает коэффициент гармоник, для снижения которого потребуется увеличение числа элементов.

Для проектирования выберем схему с мостом Вина, т. к. она проста в реализация, требует меньшее число элементов, удовлетворяет поставленным условиям, обладает не высокой себестоимостью.