Функциональные преобразователи (ФП) на ОУ

С понижением частоты генерируемых колебаний увеличиваются величины индуктивности и емкости LC-генераторов. Это увеличива­ет активное сопротивление обмотки катушки и токи утечки конден­сатора, а следовательно, снижает добротность контура и приводит к искажениям генерируемых колебаний. Поэтому на низких частотах нашли применение RС-автогенераторы, в которых усилители охва­тываются частотно-зависимой обратной связью через RС-цепи раз­личного вида. Например, в RС-генераторах часто используются Г-образный RС-четырехполюсник и так называемые RС-цепи типа R-па­раллель и С-параллель.

В усилителях, предназначенных для построения генераторов, вы­ходной сигнал, как известно, может находиться в противофазе с вход­ным сигналом (φ_y = 180°) или же совпадать с ним по фазе (φ_y = 0) В первом случае частотно-зависимая RС-цепь обратной связи на ча­стоте генерации должна осуществлять поворот фазы передаваемого сигнала на 180° (φ_х = 180°), во втором случае фазовый сдвиг переда­ваемого сигнала должен отсутствовать (φ_х = 0). Решение обеих за­дач характеризуется большими схемными возможностями RС-цепей.

Цепь R-параллели осуществляет изменение фазы передаваемого сиг­нала на 180°.

В схеме (схема лестничного типа «R-параллель») ис­пользуется зависимость от частоты коэффициента передачи и фазы передаваемого сигнала элементарного Г-сбразного RC-звена. По­скольку максимальный фазовый сдвиг, вносимый одним звеном на ча­стоте, близкой к нулю, составляет 90°, для получения требуемого фазового сдвига в 180° цепь должна содержать не менее трех последо­вательно включенных звеньев. Обычно применяют трехзвенные или (реже) четырехзвенные цепи.

Самовозбуждение генератора возможно, если коэффициент усиления усилителя K_U≥29.

В качестве усилительного звена обычно используют усилители постоян­ного тока в интегральном исполнении, в частности операционные усилители. Схема генератора на ОУ приведена на рис. 2.6. Цепь частотно-зависимой об­ратной связи включена между выходом и инвертирующим входом усилителя. Требуемый коэффициент усиления уси­лительного звена (K_U≥29) достигается выбо­ром отношения R_oc/R₀ >29. Входное сопротивление инверти­рующего усилителя, равное R₀, совместно с R₃определяет актив­ную составляющую сопротивления оконечного звена частотно-зависимой цепи обратной связи. В связи с этим для расчета частоты f₀ по формуле

нужно, чтобы R₁ = R₂ = R₃ || R₀ = R. Требуемая на практике установка необходимой амплитуды колебании до­стигается некоторой подстройкой сопротивления R_ос.

Из RС-цепей, не осуществляющих сдвига по фазе передаваемого сигнала на квазирезонансной частоте, наибольшее распространение получила схема моста Вина. При построении такого генератора на операционном усилителе (рис. 2.67) звено частотно-зависимой обратной связи включают между выходом и неинвертирующим входом ОУ. Элементы R_ос и R₀ предназначены для получения требуемого коэффициента усиления усилительного звена. Поскольку на частоте генерации f₀коэффициент передачи звена частотно-зависимой обратной связи типа моста Вина x = 1/3, самовозбуждение генератора возможно при K_u > 3. Это будет соответствовать выбору отношения R_oc/R₀ > 2

Частота генерации в схеме равна квазирезонансной частоте час­тотно-зависимой цепи, определяемой из соотношения

где R₁ = R₂ = R и С₁ = С₂ = С

Необходимая амплитуда колебаний достигается корректировкой сопротивления R₀ или R_oc в процессе настройки схемы.

В RС-генераторах находит также применение схема двойного Т-образ­ного моста.

Применение ОУ с глубокой ве­щественной отрицательной обратной связью создает высокую стабильность параметров усилительного звена в RС-генераторах. В связи с этим тем­пературная нестабильность частоты генераторов на операционных уси­лителях определяется преимущественно зависимостью от температуры параметров элементов RС-звена обратной связи. В зависимости от типа нсполъзуемых элементов в таких гене

раторах δ1 = ±0,1 ÷ 3%.