三角形状の直流電圧発生器の周波数制御。 RC発電機

11.08.2023

発電機は電流パルスを生成する自励発振システムであり、トランジスタがスイッチング素子の役割を果たします。トランジスタは発明当初から増幅素子として位置づけられていました。最初のトランジスタの発表は 1947 年に行われました。電界効果トランジスタの発表は少し遅れて、1953 年に行われました。パルス発生器ではスイッチの役割を果たしますが、交流発生器でのみその増幅特性が実現され、同時にサポートするための正のフィードバックの作成にも関与します。振動プロセス。

周波数範囲分割の視覚的な図解

発電機回路

RC および LC 正弦波発生器

トランジスタ発生器を実装する最も簡単な方法は、容量性 3 点回路であるコルピッツ発生器を使用することです (下図)。

トランジスタ発振回路（コルピッツ発振器）

コルピッツ回路では、要素 (C1)、(C2)、(L) が周波数を設定します。残りの要素は、必要な DC 動作モードを確保するための標準的なトランジスタ配線です。誘導 3 点回路に従って組み立てられた発電機 (ハートレー発電機) も、同じ単純な回路設計になっています (下図)。

三点誘導結合発電回路（ハートレー発電機）

この回路では、発電機の周波数は要素 (C)、(La)、(Lb) を含む並列回路によって決まります。コンデンサ (C) は、正の AC フィードバックを作成するために必要です。

このような発電機の実際の実装は、タップ付きのインダクタンスの存在を必要とするため、より困難です。

どちらの自励発振発生器も、周波数設定局部発振回路などで搬送周波数発生器として主に中高周波数範囲で使用されます。無線受信機の再生器も発振器発生器に基づいています。このアプリケーションでは高周波数の安定性が必要なため、回路にはほとんどの場合水晶発振共振器が追加されます。

水晶共振子をベースにしたマスター電流発生器は、RF 発生器の周波数値を設定する非常に高い精度で自励発振します。数十億パーセントは限界には程遠いです。無線再生器は水晶周波数安定化のみを使用します。

低周波電流および可聴周波数の領域での発電機の動作は、高いインダクタンス値を実現することが困難であることに関連しています。より正確には、必要なインダクタの寸法です。

Pierce 生成回路はコルピッツ回路を改良したもので、インダクタンスを使用せずに実装されています (下図)。

インダクタンスを使わないピアス発生回路

Pierce 回路では、インダクタンスが水晶共振器に置き換えられます。これにより、時間がかかり、かさばるインダクタが不要になり、同時に発振範囲の上限が制限されます。

コンデンサ (C3) は、トランジスタのベースバイアスの DC 成分が水晶共振子に通過することを許可しません。このようなジェネレーターは、オーディオ周波数を含む最大 25 MHz の発振を生成できます。

上記のすべての発電機の動作は、キャパシタンスとインダクタンスで構成される振動システムの共振特性に基づいています。したがって、発振周波数はこれらの素子の定格によって決まります。

RC 電流発生器は、抵抗容量性回路における位相シフトの原理を使用します。最も一般的に使用される回路は、位相シフトチェーンです (下図)。

位相シフトチェーンを備えた RC ジェネレーター回路

要素 (R1)、(R2)、(C1)、(C2)、(C3) は位相シフトを実行して、自己発振の発生に必要な正のフィードバックを取得します。位相シフトが最適な周波数 (180 度) で生成が行われます。移相回路は信号に大きな減衰をもたらすため、このような回路ではトランジスタのゲインに対する要件が増加します。ウィーンブリッジを備えた回路は、トランジスタパラメータに対する要求がそれほど厳しくありません (下図)。

ウィーンブリッジを使用したRCジェネレーター回路

ダブルT型ウィーンブリッジは、(C1)、(C2)、(R3)、(R1)、(R2)、(C3)の要素で構成され、発振周波数に同調した狭帯域ノッチフィルターです。他のすべての周波数では、トランジスタは深い負の接続で覆われます。

機能電流発生器

関数発生器は、特定の形状のパルスのシーケンスを生成するように設計されています (形状は特定の関数によって記述されるため、この名前が付けられています)。最も一般的な発生器は、方形パルス (発振周期に対するパルス持続時間の比が 1/2 の場合、このシーケンスは「蛇行」と呼ばれます)、三角パルス、および鋸歯状パルスです。最も単純な方形パルス発生器はマルチバイブレータであり、初心者のアマチュア無線家が自分の手で組み立てる最初の回路として紹介されています（下図）。

マルチバイブレータ回路 - 方形パルス発生器

マルチバイブレータの特別な機能は、ほぼすべてのトランジスタを使用できることです。パルスの持続時間とパルス間の休止時間は、トランジスタ（Rb1）、Cb1）および（Rb2）、（Cb2）のベース回路のコンデンサと抵抗の値によって決まります。

電流の自己発振の周波数は、ヘルツ単位から数十キロヘルツまで変化します。 HF 自励発振はマルチバイブレータでは実現できません。

三角波（のこぎり波）パルスのジェネレータは、原則として、補正チェーンを追加することにより、方形パルスのジェネレータ（マスターオシレータ）に基づいて構築されます（下図）。

三角パルス発生回路

三角形に近いパルスの形状は、コンデンサ C のプレートの充放電電圧によって決まります。

ブロッキングジェネレーター

ジェネレータをブロックする目的は、急峻なエッジと低いデューティサイクルを持つ強力な電流パルスを生成することです。パルス間の休止期間は、パルス自体の期間よりもはるかに長くなります。ブロッキング発生器はパルス整形器や比較装置で使用されますが、主な応用分野は陰極線管をベースにした情報表示装置のマスター水平走査発振器です。ブロッキング発電機は電力変換装置にも使用されています。

電界効果トランジスタをベースにした発電機

電界効果トランジスタの特徴は非常に高い入力抵抗であり、そのオーダーは電子管の抵抗に匹敵します。上記の回路ソリューションは汎用的なもので、さまざまなタイプの能動素子の使用に簡単に適合します。コルピッツ、ハートレー、および電界効果トランジスタで作られた他の発電機は、要素の公称値が異なるだけです。

周波数設定回路も同様の関係になります。 HF 発振を発生させるには、誘導性 3 点回路を使用した電界効果トランジスタで作られた単純な発生器の方がある程度適しています。実際のところ、電界効果トランジスタは入力抵抗が高く、インダクタンスに対する分流効果が実質的にないため、高周波発生器はより安定して動作します。

ノイズ発生器

ノイズ発生器の特徴は、特定の範囲における周波数応答の均一性、つまり、特定の範囲に含まれるすべての周波数の振動の振幅が同じであることです。ノイズ発生器は、テスト対象のパスの周波数特性を評価するために測定機器で使用されます。オーディオノイズジェネレーターには、人間の聴覚の主観的な音量に適応するために周波数応答補正機能が追加されることがよくあります。このノイズを「グレー」と呼びます。

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トランジスタの使用が難しい分野がまだいくつかあります。これらは、特に強力な高周波パルスが必要なレーダー用途における強力なマイクロ波発生器です。強力なマイクロ波トランジスタはまだ開発されていません。他のすべての分野では、発振器の大部分は完全にトランジスタで作られています。これにはいくつかの理由があります。まずは寸法です。 2つ目は消費電力です。第三に、信頼性です。さらに、トランジスタはその構造の性質上、非常に小型化が容易です。

発振回路を備えた発電機（例えば、 LC) 15 ～ 20 kHz 未満の周波数の発振を生成することは、回路が大きいため困難かつ不便です。現在、次のような発電機が使用されています。 R.C.発振回路の代わりに選択 RC フィルターが使用されます。発電機の種類 R.C.数分の1ヘルツから数百キロヘルツまでの比較的広い周波数範囲で非常に安定した正弦波発振を生成できます。さらに、寸法も重量も小さいです。型ジェネレータの最も完全な利点 R.C.低周波領域に現れます。

正弦波発振器タイプのブロック図 R.C.図に示されています。 1.5.

米。 1.5

アンプは従来の抵抗回路に従って構築されています。アンプを自励するには、つまり、最初に発生した振動を減衰のない振動に変換するには、入力電圧を超えるか、大きさが一致して一致する出力電圧の一部をアンプの入力に印加する必要があります。つまり、アンプを十分な深さの正帰還でカバーします。アンプの出力が入力に直接接続されている場合、自励励起が発生しますが、多くの周波数の発振で自励励起の条件が同時に満たされるため、生成される発振の形状は正弦波とは大きく異なります。正弦波振動を得るには、これらの条件が 1 つの特定の周波数でのみ満たされ、他のすべての周波数では大きく違反される必要があります。

米。 1.6

この問題は次を使用して解決されます 位相シフトチェーン、いくつかのリンクがあります R.C.アンプの出力電圧の位相を 180 度回転させる働きをします。位相の変化はリンク数に依存します Pそして等しい

リンクが1つあるため、 R.C.角度によって位相を変える< 90°, минимальное число звеньев фазовращающей цепочки P -- 3. 実際の発電機回路では、通常、3 リンク移相チェーンが使用されます。

図では、図 1.6 は、それぞれ「R パラレル」および「C パラレル」と呼ばれる、そのようなチェーンの 2 つの変形を示しています。 R1 = の条件下でこれらの回路で生成される正弦波発振の周波数 R 2 = R 3 =Rそして C t = C 2 = C3 = C は、次の式を使用して計算されます。 1.6、a:

図の図の場合。 4.6、 b:

振幅バランスを確保するには、アンプのゲインは、出力電圧がアンプの入力に供給される移相チェーンによってもたらされる減衰と等しいか、それを超えている必要があります。

計算によると、上記のスキームの場合、減衰は次のようになります。

その結果、同一のリンクを持つ 3 リンク移相チェーンを使用する回路は、ある周波数の正弦波発振を生成する可能性があります。 f 0 アンプのゲインが 29 を超える場合のみ。

同一のリンクを持つ位相シフトチェーンでは、後続の各リンクが前のリンクにシャント効果をもたらします。リンクのシャント効果を低減し、いわゆる位相シフトフィードバック回路の減衰を低減するため。 プログレッシブ鎖。この場合、後続の各リンクの抵抗器の抵抗値は、トン前のリンクの抵抗の倍になり、後続のリンクの静電容量は同じ量だけ減少します。

通常、値 T 4～5を超えない。

図では、 1.7 は、次のタイプの自己発振器の考えられる回路の 1 つを示しています。 R.C.位相シフトチェーン付き。

位相バランス条件を確保するという観点から、このような発電機は単一のトランジスタで構築できます。 (T2)共通のエミッタを使用します。ただし、この場合、フィードバック回路は抵抗をバイパスします。 R K 増幅トランジスタが増加してそのゲインが低下し、トランジスタの低い入力抵抗によりフィードバック回路の減衰が急激に増加します。したがって、トランジスタ T1 に組み込まれたエミッタフォロワを使用して、移相回路の出力とアンプの入力を分離することをお勧めします。

電源を入れた瞬間から自家発電機の運転が始まります。結果として得られるコレクタ電流パルスには、必要な生成周波数が必然的に含まれる、広範囲かつ連続的な周波数スペクトルが含まれます。自励励起条件が満たされると、この周波数の発振は減衰されなくなりますが、位相平衡条件が満たされない他のすべての周波数の発振は急速に減衰します。

通常、位相シフト回路を備えた自動発電機は、固定周波数の正弦波発振を生成するために使用されます。これは、広範囲にわたる周波数調整が難しいためです。範囲自動生成のタイプ R.C.少し異なって構築されています。この問題をさらに詳しく考えてみましょう。

アンプが入力信号の位相を回転させると、 2? (たとえば、偶数の段数を持つアンプ)、十分な深さの正帰還でカバーされると、特別な移相回路をオンにすることなく電気発振を生成できます。このような回路によって生成される周波数のスペクトル全体から正弦波発振の必要な周波数を分離するには、1 つの周波数のみで自励励起条件が満たされていることを確認する必要があります。この目的のために、フィードバック回路に直並列選択回路を含めることができます。その図を図に示します。 1.8.

米。 1.7

このチェーンを分圧器として考慮して、このチェーンの特性を決定してみましょう。

出力電圧と入力電圧の間には明らかな関係があります。

この回路の電圧伝達係数は

準共振周波数 w 0 では、電圧伝達係数は実数に等しくなければなりません。これは、最後の式の分子と分母の対応する数学的表記法で表される抵抗が同じ性質である場合にのみ可能です。この条件は、分母の実部がゼロに等しい場合にのみ満たされます。

したがって、準共振周波数は

電圧伝達係数に関しては、準共振周波数では次のようになります。

この式に値を代入すると

R1 = を考慮すると R 2 = Rそして C 1 = C 2 = C、f 0 の最終値を求めてみましょう

検討中の選択回路によって準共振周波数で導入される減衰は、次の値に等しくなります。

これは、振幅バランス条件が満たされる最小ゲインも 3 に等しくなければならないことを意味します。明らかに、この要件を満たすのは非常に簡単です。実際のトランジスタアンプは 2 つのステージ (最小の偶数段) を備えており、これよりもはるかに高い電圧ゲインを得ることができます。に ○ したがって、正のフィードバックとともに、増幅器に負のフィードバックを導入することをお勧めします。これにより、ゲインが低下すると同時に、生成される発振で発生する可能性のある非線形歪みが大幅に低減されます。このような発電機の概略図を図に示します。 1.9.

周波数調整機能を備えたトランジスタ RC 発振器の回路図

トランジスタ T1 のエミッタ回路内のサーミスターは、温度が変化したときに出力電圧の振幅を安定させるように設計されています。周波数調整はペアのポテンショメータを使用して実行されます R1R2。

現在、個別の要素 (トランジスタ) が発電機の構築に使用されることはほとんどありません。ほとんどの場合、これらの目的にはさまざまなタイプの集積回路が使用されます。オペアンプ、乗算器、コンパレータ、タイマーで構築された回路は、そのシンプルさ、安定したパラメータ、多用途性によって際立っています。オペアンプの柔軟性と多用途性により、最小限の外部コンポーネントで満足のいくパラメータを備えたほぼすべてのタイプのジェネレータを作成でき、同時に構成と調整も簡単です。

このような発電機の動作原理は、ウィーンブリッジ、ダブル T 字型ブリッジ、シフト RC 回路など、OS 回路における位相シフトまたは共振素子の使用に基づいています。

正弦波発振を生成するには他の方法もあります。たとえば、三角パルスをフィルタリングしたり、方形パルスの第 1 高調波成分を抽出したりします。

私たちは、発振回路を使用する発電機のタイプの 1 つを検討しました。このような発電機は主に高周波でのみ使用されますが、より低い周波数での発電のシェアについては、LC 発電機の使用が困難になる場合があります。なぜ？式を覚えましょう: KC ジェネレーターの周波数は次の式で計算されます。

すなわち、発生周波数を下げるためには、マスターコンデンサの容量やインダクタのインダクタンスを大きくする必要があり、当然ながら大型化を伴うことになる。
したがって、比較的低い周波数を生成するには、 RC発電機
動作原理を検討します。

最も単純なRC発電機の回路(三相位相チェーンを備えた回路とも呼ばれます)、図に示されています。

この図は、これが単なる増幅器であることを示しています。さらに、正帰還 (POF) によってカバーされています。入力は出力に接続されているため、常に自励状態になります。そして、RC 発振器の周波数は、要素 C1R1、C2R2、C3R3 で構成される、いわゆる移相チェーンによって制御されます。
抵抗とコンデンサの 1 つのチェーンを使用すると、90 度以下の位相シフトを得ることができます。実際には、その変化は 60 度近くになることがわかります。したがって、180°の位相シフトを得るには、3 つのチェーンを取り付ける必要があります。最後の RC 回路の出力から、信号がトランジスタのベースに供給されます。

電源を入れた瞬間から動作が始まります。結果として得られるコレクタ電流パルスには、必要な生成周波数が必然的に含まれる、広範囲で連続的な周波数スペクトルが含まれます。この場合、移相回路が同調されている周波数の発振は減衰されなくなります。発振周波数は次の式で求められます。

この場合、次の条件を満たす必要があります。

R1=R2=R3=R
C1=C2=C3=C

このような発電機は、固定周波数でのみ動作できます。

位相シフトチェーンの使用に加えて、より一般的なオプションがもう 1 つあります。このジェネレーターもトランジスター・アンプをベースに構築されていますが、位相シフト・チェーンの代わりに、いわゆるウィーン・ロビンソン・ブリッジが使用されています（Vin という姓の綴りは 1 つの「H」です!!）。これは次のようになります。

回路の左側はパッシブ RC バンドパスフィルターで、点 A で出力電圧が除去されます。
右側は周波数に依存しない分周器のようなものです。
一般に、R1=R2=R、C1=C2=C と考えられています。次に、共振周波数は次の式で求められます。

この場合、ゲイン係数は最大で 1/3 に等しく、位相シフトはゼロです。分周器のゲインがバンドパスフィルタのゲインと等しい場合、共振周波数では点 A と B の間の電圧はゼロになり、共振周波数での位相応答は -90° から +90° にジャンプします。一般に、次の条件を満たす必要があります。

R3=2R4

しかし、問題が 1 つだけあります。これらすべては理想的な条件下でのみ考慮できるということです。実際には、すべてはそれほど単純ではありません。R3 = 2R4 の条件からのわずかな逸脱が、生成の故障またはアンプの飽和のいずれかにつながります。より明確にするために、ウィーンブリッジをオペアンプに接続してみましょう。

一般に、いずれの場合もブリッジパラメータにばらつきが生じるため、この方法でこのスキームを使用することはできません。したがって、抵抗 R4 の代わりに、ある種の非線形または制御された抵抗が導入されます。
たとえば、非線形抵抗器: トランジスタを使用して抵抗を制御します。あるいは、抵抗 R4 をマイクロパワー白熱灯に置き換えることもできます。白熱灯の動的抵抗は、電流振幅の増加とともに増加します。フィラメントの熱慣性はかなり大きく、数百ヘルツの周波数では 1 周期内の回路の動作に事実上影響を与えません。

ウィーンブリッジを備えた発電機には、優れた特性が 1 つあります。R1 と R2 を可変変数 (ただし二重変数のみ) に置き換えると、生成周波数を特定の制限内で調整できます。
コンデンサ C1 と C2 をセクションに分割し、レンジを切り替え、デュアル可変抵抗器 R1R2 を使用してレンジ内の周波数をスムーズに調整することができます。

ウィーンブリッジを備えた RC 発振器のほぼ実際的な回路を次の図に示します。

ここで、スイッチ SA1 はレンジを切り替えることができ、デュアル抵抗 R1 は周波数を調整することができます。アンプ DA2 は、発電機と負荷を整合させる役割を果たします。

調和振動発生器 入力信号がないときに交流正弦波電圧を生成するデバイスと呼ばれます。発電回路は常に正帰還を使用します。

振動はと呼ばれます無料(または彼ら自身の)、振動システム (振動するシステム) に対する外部の影響がその後存在しない状態で最初に完全なエネルギーによって達成される場合。最も単純なタイプの振動は調和振動です。これは、振動量がサイン (コサイン) の法則に従って時間の経過とともに変化する振動です。

発電機は多くの測定機器に不可欠な部分であり、自動システムの最も重要なブロックです。

アナログ発電機とデジタル発電機があります。アナログ高調波発生器の場合、出力電圧振幅の自動安定化が重要な問題となります。回路に自動安定化装置が組み込まれていないと、発電機を安定して動作させることができません。この場合、発振の発生後、出力電圧の振幅が絶えず増加し始め、これは発電機の能動要素（たとえば、オペアンプ）が飽和モードになるという事実につながります。。その結果、出力電圧は高調波とは異なります。自動振幅安定化スキームは非常に複雑です。

構造的 発電機回路 以下の図に示されています。

IEはエネルギーの源であり、

UE - アンプ、

POS - 正帰還回路、

OOS - 負帰還回路、

FC - 発振形成器 (LC 回路または位相 RC 回路)。

による 振動を取得する方法 ジェネレーターは 2 つのグループに分けられます。 外部刺激と発電機 自己興奮。外部励起発電機は電力増幅器であり、その入力には発振源からの電気信号が供給されます。自励式発電機には発振器が含まれています。このようなジェネレーターはよく呼ばれます 自動生成装置 .

自家発電機の動作原理。

これは、発振ドライバーによって消費されるエネルギーの自動補充に基づいています。

この場合、次の点に注意する必要があります。

-振幅バランス規則- ゲインとフィードバック係数の積は 1 に等しくなければなりません。

-位相平衡則- これは、位相が一致する非常に特定の周波数で発振が発生することを意味します。

両方の条件が満たされる場合、振動は滑らかまたは突然発生し、所定の範囲に自動的に維持されます。大きな位相シフトがあると、振動は互いに打ち消し合い、その後完全に消えます。

正弦波発生回路にはさまざまな種類があります。数十キロヘルツ以上の周波数の発生器には次のものが含まれます。 LC回路 、および低周波用のジェネレーターは、原則として、 RCフィルター .

LC調和振動発生器の回路。

発電機では LC回路高品質係数の誘導コイルとコンデンサが使用されています。自己発振器 (発振形成器) は、周波数に依存する正のフィードバック回路を備えた 1 つまたは複数の増幅段です。フィードバック回路には発振回路が含まれています。電子デバイスの電極に対して発振回路をオンにするためのさまざまなオプションが可能です。入力のみ、出力のみ、または回路のいくつかのセクションで同時にオンにします。 LC 素子を増幅素子の電極に接続する方法に基づいて、変圧器結合といわゆる 3 点結合 (誘導性または容量性) が区別されます。変圧器結合を備えた自家発電機を図に示します。 1.

米。 1. トランスカップリングを使用した正弦波振動の自動発生器形成器。

コイル Lk とコンデンサ C で構成される発振回路は、トランジスタ V1 のコレクタ負荷であり、アンプの出力と入力間の誘導結合は、トランジスタのベースに接続されたコイル Lb によって提供されます。要素 R1、R2、Re、Se は、直流電流とその熱安定化に必要な動作モードを提供するように設計されています。

発生周波数において抵抗値が低いコンデンサC1により、トランジスタのベース・エミッタ間に交流成分の回路が形成されます。点は、位相バランス条件に従う必要があるため、巻線 Lb および Lk の始まりを示します。 位相バランス状態エネルギーの流入が回路上の電圧の符号の変化と同期して発生するかどうかを観察します。例えば、OE回路に従ってトランジスタを接続したカスケードでは、入力信号と出力信号の位相が相互に180℃ずれます。そのため、入力と出力の発振が行われるようにコイルLbの両端を接続する必要があります。位相が合っています。 振幅バランス状態それは、回路と負荷の損失が電源によって継続的に補充されるということです。

米。 1a. 自動生成の操作。一時的なプロセス。

アンチジェネレーターの操作(図 1a) は、Ek ソースがオンになると始まります。初期電流パルスは、LcC 回路にある周波数の発振を励起します。、コイルとコンデンサのアクティブ抵抗の熱エネルギー損失により停止する可能性があります。ただし、コイルLbとLkの間には相互インダクタンス係数Mによる誘導結合があるため、ベース回路には交流電流が発生します。、コレクタ回路の電流と同位相で一致します（位相平衡状態は、巻線 Lb の端を合理的に含めることによって保証されます）。増幅された振動は再び回路からベース回路に伝わり、振動の振幅は徐々に大きくなり、ある値に達します。

米。 2. 3 点の誘導 (a) および容量 (b) 回路を使用して組み立てられた発振回路に基づく正弦波発振の発生器。

に従って組み立てられた自動発電機 三点スキーム、図に示されています。 2、a. 分割コイル Lk とコンデンサ Sk で構成される発振回路は、トランジスタ V1 の負荷です。 Lk コイルは 2 つの部分に分かれています。その端子の 1 つはコレクタに接続され、もう 1 つはトランジスタのベースに接続されます。エネルギーはこのコイルの中間巻きの 1 つに供給されます。この接続は位相バランスを確保し、非常にシンプルで信頼性の高い接続です。トランジスタの DC 動作モードとその熱安定化は、変圧器発生器回路と同じ要素を使用して実行されます (図 1 を参照)。容量性 3 点回路 (図 2、b) には、発振回路の容量性分岐に 2 つのコンデンサが含まれており、その中間点はトランジスタ V1 のエミッタに接続されています。発振回路は、エネルギー源と UE の間に直列に接続されます。コンデンサの電圧は共通点に対して逆の極性を持ち、これにより位相平衡条件が確実に満たされます。

RC高調波発振発生器の回路。

RCオシレーター超低周波および低周波振動（1 ヘルツの数分の 1 から数十 kHz まで）を生成するために使用されます。 RC ジェネレーターはより高い周波数で発振を生成できますが、低周波数の発振の方が安定しています。

米。 3. L 字型 RC リンク (a) およびブリッジタイプ (b) をターゲットとした正弦波振動の自動生成装置。

RC 発振器は、アンプ (単段または多段) と周波数依存のフィードバック回路で構成されます。フィードバック回路は、「はしご」 (図 3、a) またはブリッジ (図 3、b) RC 回路の形式で作成されます。

RCオシレーター搭載 マルチリンク RC フィードバック回路を図に示します。 3、a. 増幅段の出力と入力の間に接続された 3 つの直列接続された位相偶数 R1C1 ～ R3C3 は、フィルタ特性を備えた正帰還回路を形成します。 1 つの特定の周波数でのみ振動プロセスをサポートします。 RC 素子がなければ、単段アンプには負の電圧フィードバックが発生します。位相バランスの条件その結果、各 RC リンクは信号の位相を 60° 回転させ、合計のシフト角は 180° になります。振幅バランス条件は、適切なステージゲインを選択することによって満たされます。

RCフィルター付きオートジェネレーター ブリッジタイプ図に示されています。 3、b. ブリッジの 2 つのアーム (リンク R1C1 と R2C2) は、アンプ 2 の非反転入力に接続されています (三角形内の数字は段数を示します)。これらのリンクは PIC チェーンを形成します。別の対角線は同じアンプの反転入力に接続されており、非線形要素 R3 と R3 で構成されています。 r、OOS 回路を作成します。この回路では、ブリッジには選択特性があり、位相平衡状態は 1 つの周波数 (ブリッジの出力信号が入力と同相である周波数) で保証されます。この自己発振器の周波数調整は簡単かつ便利で、非常に広い周波数範囲で可能です。これは、ブリッジの両方の抵抗器の抵抗値または両方のコンデンサーの静電容量を変更することによって実行されます。

すべての発電機に共通する欠点は、供給電圧、温度、回路素子の「経年変化」の変化に対する生成周波数の感度です。

R.C.-generator は、要素を含む振動系の代わりに調和振動の発生器です。 Lそしてと、抵抗容量性回路が使用されます（ R.C.-回路)、周波数選択性を備えています。

回路からインダクタを排除することにより、特に低周波数において、発生器のサイズと重量を大幅に削減することができます。これは、周波数が低下するにつれてインダクタの寸法が急激に増加するためです。重要な利点 R.C.-発電機との比較 L.C.- 発電機は統合技術を使用して製造できる可能性があります。しかし R.C.- 発電機は、品質係数が低いため、生成される振動の周波数の安定性が低い R.C.- 回路、および出力発振スペクトル内の高調波のフィルタリングが不十分なために発振形状が悪化します。

R.C.-発電機は広範囲の周波数（数分の1ヘルツから数十メガヘルツまで）で動作できますが、主に低周波での通信機器や測定技術に応用されています。

基礎理論 R.C.-発電機はソビエトの科学者V.P.アシーフ、K.F.テオドルチク、E.O.サーコフ、V.G.クリクスノフらによって開発されました。

R.C.- 発生器には通常、真空管、トランジスタ、または集積回路で作られた広帯域増幅器が含まれており、 R.C.- 選択特性を持ち、発振周波数を決定するフィードバック回路。アンプは受動素子のエネルギー損失を補償し、自励の振幅条件が満たされるようにします。フィードバック回路により、自励の位相条件が 1 つの周波数のみで満たされることが保証されます。帰還回路の種類別 R.C.-ジェネレーターは 2 つのグループに分けられます。

フィードバック回路の位相シフトがゼロ。

フィードバック回路の位相が 180 度シフトします。

生成された振動の形状を改善するには R.C.発電機は非線形性を持つ要素を使用するため、振動の振幅の増加が制限されます。このような要素のパラメータは、瞬間値ではなく、振動の振幅に応じて変化します（サーミスタ、その抵抗は通過する電流による加熱の程度に依存します）。この制限により、振動の形状は変化せず、定常モードであっても高調波のままになります。

両方のタイプを考えてみましょう R.C.-自動生成器。

フィードバック回路で 180 位相シフトを備えた自己発振器。

このような自家発電機は、３リンクチェーンの自家発電機とも呼ばれる。 R.C..

図の中で R.C.- 位相シフトが 180 の発振器は、フィードバック回路でアンプを使用して入力電圧の位相を反転します。このような増幅器は、例えば、反転入力を備えた演算増幅器、単段増幅器、または奇数の反転段を備えた多段増幅器であり得る。

位相平衡方程式が満たされるためには、フィードバック回路は位相シフト OS = 180 を提供する必要があります。

フィードバック回路の構造を実証するために、最も単純な回路の位相周波数特性を再現します。 R.C.-リンク（図3、4）。

米。オプション 3 R.C.-リンクとその位相応答

米。 4 オプション R.C.-リンクとその位相応答

グラフから、最も単純なグラフの 1 つは明らかです。 R.C.-link は 90 を超えない位相シフトを導入します。したがって、3 つの基本要素をカスケード接続することで 180 の位相シフトを達成できます。 R.C.-リンク（図5）。

米。 5 3素子の回路と位相応答 R.C.-チェーン

要素 R.C.- 回路は、発生周波数で 180 の位相シフトが得られるように設計されています。3 リンク回路を備えた発電機のオプションの 1 つです。 R.C.図6に示す

米。 6 3リンクチェーン付きジェネレーター R.C.

発生器は抵抗トランジスタアンプとフィードバック回路で構成されます。エミッタ共通の単段アンプは、コレクタとベースの電圧間に位相シフト K = 180 を生成します。したがって、位相バランスを達成するには、フィードバック回路は生成された発振の周波数で OS = 180 を提供する必要があります。

フィードバック回路を解析してみましょう。ループ電流法を使用して連立方程式を作成します。

得られたシステムをフィードバック係数に関して解くと、次の式が得られます。

この式から、位相シフト 180 は実数で負の値、つまり 180 の場合に得られることがわかります。

したがって、ある周波数で生成が可能です。

この周波数でのフィードバック係数の係数は

これは、自己発振を励起するには、アンプの係数が 29 より大きくなければならないことを意味します。

発電機の出力電圧は通常、トランジスタのコレクタから取得されます。高調波発振を得るために、エミッタ回路にサーミスタが組み込まれています。 R正の抵抗温度係数を持つ T。発振振幅が増加すると、抵抗は増加します。 R Tが増加すると、交流用アンプの負帰還の深さが増加し、ゲインが減少します。定常発振モード発生時（に= 1)、アンプは線形を維持し、コレクタ電流形状の歪みは発生しません。

フィードバック回路の位相シフトがゼロの自己発振器。

回路の特徴 R.C.- フィードバック回路の位相シフトがゼロの発振器では、入力信号の位相を反転しないアンプが使用されています。このような増幅器は、例えば、非反転入力を備えた演算増幅器、または偶数の反転段を備えた多段増幅器とすることができる。ゼロ位相シフトを実現するフィードバック回路の可能なオプションをいくつか考えてみましょう (図 7)。

米。 7 ゼロ位相シフトを実現するフィードバック回路のオプション

これらは 2 つのリンクで構成されており、そのうちの 1 つは RС- リンクは正の位相シフトで、2 番目は - 負の位相シフトです。ある周波数（発生周波数）での位相応答を加算した結果、ゼロに等しい位相シフトが得られます。

実際には、位相平衡ブリッジ、つまりウィーンブリッジ (図 7c) が図に示されており、位相シフトがゼロの選択回路として最もよく使用されます。 R.C.-オペアンプで作られたゼロ位相シフトの発振器（図8）。

米。 8 R.C.-OS回路の位相シフトがゼロのジェネレータ

この回路では、アンプの出力からの電圧が、ウィーンブリッジの要素によって形成されたフィードバック回路を介して非反転入力に供給されます。 R 1 C 1と R 2 C 2. 抵抗回路 R.R. T は別のフィードバック (負のフィードバック) を形成します。これは、振動の振幅の増加を制限し、その調和形式を維持するように設計されています。負のフィードバック電圧はオペアンプの反転入力に印加されます。サーミスター R T は負の抵抗温度係数を持たなければなりません。

フィードバック回路のゲイン

は実数で正の量でなければなりません。これは次の条件が等しい場合に可能です。

ここから、生成される振動の周波数が決定されます。もし R 1 = R 2 =R, C 1 = C 2 = C、それ

周波数 0 での自励振幅条件は、次の不等式を満たす必要があります。

平等があるなら R 1 = R 2 = Rそして C 1 = C 2 = C得に > 3.

抵抗値を変えることで発振周波数を変えることができます Rまたはコンデンサ容量と、ウィーン橋に含まれており、振動の振幅は抵抗によって調整されます。 R.

主な利点 R.C.- 前に発電機 L.C.-generators は、前者の方が低周波数に対して実装が簡単であるという点です。たとえば、フィードバック回路の位相シフトがゼロの発電機回路の場合 (図 8) R 1 = R 2 = 1MOhm、 C 1 = C 2 = 1 µF、その後生成される周波数