Схема генератора низкочастотных импульсов
Радио 1969 №12
На рисунке изображена схема простого генератора импульсов инфранизких и низких частот. Этот генератор представляет собой несимметричный мультивибратор на транзисторах. Принципиальной особенностью мультивибратора является наличие диода Д, в цепи базы транзистора Т2. Благодаря этому диоду резко уменьшается шунтирующее действие транзистора Т2 на процесс разряда конденсатора C1, что позволяет значительно увеличить сопротивление резистора R3, через который происходит разряд С1. Именно поэтому оказалось возможным получить колебания очень низких частот при относительно малых ёмкостях конденсаторов С1 н С2. Ёмкость С1, при заданном периоде колебаний Т можно определить по формуле:
С1 (мкф) = 1,8Т/R3 (сек/мОм)
Ёмкость конденсатора C2 должна быть равна 0,2С1. Номиналы других деталей выбирают следующим образом. Сопротивление резистора R1 берут как можно меньше (обычно R1 ≈ 1 кОм), а сопротивления R2 и R4 вычисляют по следующим формулам:
β — минимальной паспортное значение коэффициента усиления транзистора по току в схеме с общим эмиттером; R4 (кОм) = 1,8*R1 (кОм).
Резистор R5 (10 кОм) является ограничительным.
Когда указанные соотношения между номиналами деталей соблюдены при изменении сопротивления резистора R3 от нуля до 2,7 мОм, частота колебаний мультивибратора изменяется в 150 раз, а форма и длительность отрицательного импульса на коллекторе T1 и положительного на коллекторе Т2 остаются неизменными. В этом случае минимальная частота генерируемых импульсов составляет
0,1 Гц, а максимальная — 15 Гц. Для получения более высоких частот необходимо только уменьшить ёмкости конденсаторов C1 и С2, не изменяй номиналов других деталей. Данный мультивибратор можно синхронизировать короткими импульсами, которые подаются от другого внешнего генератора либо в положительной полярности на базу Т1, либо в отрицательной полярности на базу Т2 (последнее более желательно).
Мультивибратор питается от источника постоянного тока с напряжением 4,5 или 6 в. Тогда амплитуды импульсов на коллекторах транзисторов будут почти равны напряжению питании, а потребляемый ток не превысит 6,5 мА.
Если напряжение источника питания составляет 9 или 12 в, сопротивления резисторов R1, R2, R4 увеличивают во столько раз, во сколько раз повышено питающее напряжение по сравнению с 6 в.
Л. ГОЛУБЕВ, Ю. ГОЛУБЕВА,
г. Киев
Примечание. В схеме можно использовать и кремниевые транзисторы, в этом случае базу транзистора Т2 следует соединить через резистор номиналом 100 кОм с верхним по схеме проводником источника питания.
BACK
Схема сигнал-генератора на одной лампе 6Н3П
Современный радиоприемник трудно наладить без соответствующей измерительной аппаратуры. При этом в первую очередь необходим сигнал-генератор, т. е. генератор, создающий высокочастотные колебания в определенном диапазоне частот.
С его помощью можно настроить резонансные усилители высокой и промежуточной частоты, проверить сопряжение контуров в супергетеродинном приемнике, определить собственную частоту колебательных контуров и провести ряд других измерений.
Принципиальная схема
Принципиальная схема сигнал-генератора приведена на рис.
1. Он состоит из генератора высокой частоты, генератора низкой частоты (модулятора), выпрямителя и выходного устройства.
Прибор позволяет получать высокочастотные модулированные или немодулированные колебания, а также низкочастотные колебания с частотой порядка 400 гц. Диапазон частот сигнал-генератора 100 кгц — 16 Мгц разбит на следующие поддиапазоны:
- 100 — 250 кгц;
- 250 — 700 кгц;
- 700 — 2000 кгц;
- 2 — 5,5 Мгц
- 5,5 — 16 Мгц.
Величина выходного напряжения на выходе сигнал-генератора может достигать 0,8 — 1 В и зависит от добротности контуров. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в.
Генератор высокой частоты выполнен на левом триоде лампы Л1 по трехточечной схеме с автотрансформаторной обратной связью. На каждом из поддиапазонов колебательный контур образован одной из катушек индуктивности L1— L5, одним из подстроечных конденсаторов С1— С5 и переменным конденсатором С7.
Переход с одного поддиапазона на другой осуществляется с помощью переключателя В1. Постоянное напряжение на анод лампы подается через резистор R3.
Плавное изменение частоты производится конденсатором переменной емкости С7. Функции гридлика выполняют конденсатор С6 и резисторы R1, R2. По высокой частоте анод лампы заземлен конденсатором С8,
Модулятор представляет собой обычный генератор звуковой частоты с емкостной обратной связью. В качестве контурной катушки используется обычный дроссель Др1 низкой частоты. Колебательный контур низкочастотного генератора образован катушкой дросселя Др1 и конденсаторами постоянной емкости СИ, С12.
Модулятор собран на правом триоде лампы Л1. Для уменьшения содержания гармоник (улучшения формы кривой низкочастотного напряжения) в катод правого триода включен резистор R12. Выключение звукового генератора производится выключателем В3.
В схеме сигнал-генератора применена анодная модуляция. Переменное напряжение низкой частоты с анода правого триода подается на анод левого триода одновременно с питающим напряжением через резистор R3.
Благодаря происходящим в лампе высокочастотного генератора нелинейным процессам и осуществляется процесс модуляции.
Рис. 1, 2. Принципиальная схема лампового генератора сигналов на 6Н3П.
Выходное устройство снгнал-генератора состоит из плавного делителя R2, шкала которого разделена на 10 делений. Для дальнейшего уменьшения выходного напряжения служит ступенчатый делитель, образованный резисторами R4— R11. Каждая ячейка, содержащая два резистора, понижает напряжение в 10 раз.
Необходимое ослабление сигнала снимаемого с плавного делители (называемого иногда аттенюатором, т. е. ослабителем) в 1, 10, 100, 1000 и 10.000_раз производится переключателем В2.
Например, при установке переключателя В2 в положение «10—1» на выходное гнездо ВЧ с резистора R5 поступает напряжение, равное десятой доле напряжения, снимаемого с потенциометра R2; девять десятых последнего напряжения гасится на резисторе R4, сопротивление которого в 9 раз превышает сопротивление правой части делителя между точками а— б.
Таким образом, четыре ячейки делителя позволяют уменьшить напряжение в 10 раз, что при установке плавного делителя в положение, соответствующее 0,1 в, позволяет получить наименьшее напряжение порядка 10 мкв.
Следует отметить, что в сигнал-генераторе простейшего типа амплитуда колебаний по диапазонам и в пределах каждого диапазона довольно сильно меняется, поэтому применение подобных делителей позволяет лишь косвенно судить о фактическом напряжении сигнал-генератора.
Резистор R1 служит для уменьшения влияния нагрузки сигнал-генератора на частоту колебаний. На рис. 1 указаны фактические значения сопротивлений резисторов R4— R11. Они подбираются из ближайших номиналов резисторов, выпускаемых нашей промышленностью.
Напряжение низкой частоты для проверки различных усилительных низкочастотных устройств снимается с потенциометра R13 и поступает на гнездо НЧ. Резистор R17, являясь сопротивлением утечки сетки, одновременно уменьшает реакцию нагрузки на режим работы низкочастотного генератора.
Выпрямитель смонтирован по обычной однополупериодной схеме на двух германиевых диодах Д1 и Д2. Для уменьшения вероятности пробоя диодов последние зашунтированы резисторами R18, R19.
Переключение обмотки трансформатора Тр1 для работы от сети с различными напряжениями осуществляется предохранителем Пр. Фильтр выпрямителя двухзвениый и состоит из конденсаторов С13, С14 и резисторов R15, R16.
Детали и конструкция
Сигнал-генератор смонтирован на угловом шасси из дюралюминия толщиной 1,5 мм. Для того, чтобы предохранить проверяемую аппаратуру от непосредственного излучения цепей генератора (помимо аттенюатора), все контуры, переключатель и конденсатор переменной емкости необходимо заключить в отдельный экран.
Катушки наматываются на керамических каркасах диаметром 10 мм и имеют для подстройки сердечники типа СЦР-1. Намотка катушек L1— L4 типа (универсаль), ширина намотки 5 мм. Катушка L1 содержит 850 витков провода ПЭЛШО 0,12 с отводом от 200-го витка; L2 — 275 витков провода ПЭЛШО 0,2 с отводом от 70-го витка; L3— 112 витков провода лицендрат 7X0,07 с отводом от ,45-го витка; L4 — 42 витка провода лицендрат 7X0,07 с отводом от 15-го витка.
Катушка L5 однослойная, имеет 11 витков рядовой намотки, провод ПЭЛШО 0,51 с отводом от 5-го витка. Катушки можно намотать и на пропитанные церезином бумажные или бакелитовые каркасы соответствующих размеров. При выполнении намотки внавал необходимо сделать щечки. Число витков в этом случае будет отличаться от указанных.
Переменный конденсатор С7 можно применить любой, но желательно примо-частотный, тогда при градуировке можно получить равномерное размещение делений на шкале. Переключатель диапазонов лучше всего применить керамический.
Дроссель Др1 выполнен на сердечнике Ш16, толщина набора 16 мм. На каркас до заполнения наматывают провод ПЭЛ 0,15. Практически можно использовать любой междуламповый трансформатор.
Трансформатор Тр1 имеет сердечник Ш22, толщина набора 32 мм. Сетевая обмотка состоит из двух секций. Секция I содержит 763 витка провода ПЭЛ 0,31, секция II—557 витков провода ПЭЛ 0,2.
Повышающая обмотка III содержит 1140 витков провода ПЭЛ 0,2, обмотка накала ламп IV — 44 витка провода ПЭЛ 1,0.
В данной конструкции можно применить любой силовой трансформатор от приемников «Москвич-В», «Волна», АРЗ и др.
Для удобства работы с прибором вращение ротора переменного конденсатора С7 осуществляется с помощью верньерного устройства, конструкцию которого легко уяснить из рис. 2.
Передняя панель прибора имеет размеры 210X160 мм. Монтаж основных деталей осуществлен на горизонтальной панели размером 200Х 120 мм. В зависимости от типа примененных деталей размеры шасси могут изменяться.
Налаживание
Налаживание прибора начинают с проверки генерации, прослушивая сигнал на заведомо исправном приемнике. Для этого с помощью отрезка коаксиального кабеля, на конце которого имеется специальный штекер, высокочастотный выход сигнал-генератора соединяют со входом приемника.
Наличие генерации можно также проверить с помощью авометра, работающего в режиме измерения постоянных напряжений, который присоединяют к аноду левого триода.
Если при закорачивании управляющей сетки левого триода на катод напряжение на аноде несколько падает, генератор работает.
Обычно при исправных деталях и лампе он сразу начинает работать.
Работу звукового генератора легко проверить путем подачи низкочастотного напряжения с выхода сигнал-генератора на гнезда звукоснимателя вещательного приемника. Требуемая частота генерации устанавливается изменением емкости конденсаторов C11, С12.
Установив, что высокочастотный генератор работает при всех положениях переключателя В1 н имеет место нормальная модуляция, приступают к подгонке границ отдельных поддиапазонов. Регулировку начинают с длинноволнового участка первого диапазона (при максимальной емкости переменного конденсатора С7).
Вращением сердечника или изменением чнсла витков катушки L1 устанавливают частоту, равной 100 кгц. Затем ручку настройки переводят в другое крайнее положение (соответствующее минимальной емкости конденсатора С7) и определяют частоту генератора.
Если она будет выше требуемой, увеличивают емкость подстроечного конденсатора С1 и настройку повторяют вновь. Для установки границ второго поддиапазона также устанавливают конденсатор С7 в положение максимальной емкости и подбором индуктивности катушки L2 добиваются, чтобы в начале шкалы этого поддиапазона частота генератора была несколько ниже частоты (250 кгц) на конце шкалы первого поддиапазона.
Границы остальных поддиапазонов устанавливаются аналогичным образом. Градуировка С Г производится по общепринятой методике — с помощью ГСС по методу биений, с помощью контрольного приемника или гетеродинного индикатора резонанса — ГИРа.
Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.
|
Радиолюбительские измерения и измерительные приборы. Генераторы специалтных сигналов
Совсем простые вольтметры и не очень. Авометры.
Дальше. |
ВНИМАНИЕ НАВИГАЦИЯ! 
Не закрывайте заглавных страниц подкапталогов, а если это случилось перейдите на «СОДЕРЖАНИЕ» в верхнем или нижнем банерах. |
Н.Шиянов
300 практических советов
С. РЮМИК
Л.АНУФРИЕВ
В. ОВСИЕНКО
ЧЕРНЯШЕВСКИЙ
300 практических советов
В.Сафонников.
И.Максимов
В.ФЕДОРОВ
Е.Терентьев
Эдуард Семенов
16. Измерительные генераторы. Классификация измерительных генераторов. Общая структурная схема генератора низких частот.
Измерительный генератор- ус-во, преобразующее энергию пост тока в энергию колебаний известной величины напр, частоты и формы, т е предназначена для выработки эл/сигналов с заданными параметрами, измер генераторы используются в качестве источников питания для различных измерительных устройств, преобразователей эл/цепей и т.д.
Классификация:
-
По диапазону вырабатываемых частот: НЧ(20 Гц-20кГц), ВЧ(200 кГц-300 МГц), СВЧ(>300 МГц)
-
По форме вырабатываемых колебаний: г-ры синусоидальных колебаний, г-ры импульсов, г-ры шумовых сигналов, г-ры сигналов спец формы
Генераторы синусоидальных колебаний подразделяются:
А) г-ры основных сигналов
Б) стандартные сигналы
В) г-ры качающейся частоты
3.
По виду настройки частоты: ручная,
пробная, фиксированная.
К нч генераторам относятся: генераторы основных колебаний (LC-типа, RC-типа, на биениях)
К вч генераторам относятся: генераторы с кварцевой стабилизацией частоты.
Генераторы низких частот
Рассмотрим общую структурную схему генератора низких частот (НЧ).
Рисунок – Структурная схема измерительного генератора НЧ
Задающий генератор (ЗГ) предназначен для формирования сигналов с определенной частотой и формой. Представляет собой автогенератор периодических сигналов, и служит для преобразования энергии источника питания в энергию электромагнитных колебаний.
В зависимости от схемы задающего генератора (ЗГ) генераторы низких частот делятся на генераторы LC и RC-типа.
После
задающего генератора включается
усилитель, который предназначен для
создания необходимой мощности на
нагрузке во всем диапазоне вырабатываемых
частот.
Выходное напряжение усилителя изменяется от нуля до максимума при помощи потенциометра, включенного на его входе.
Напряжение на выходе усилителя измеряется электронным вольтметром, а затем поступает на выходное устройство, которое состоит из аттенюатора и согласующего трансформатора.
Аттенюатор (делитель напряжения) предназначен для ослабления выходного сигнала, т.е. для установки нужной величины выходного напряжения.
Согласующий трансформатор предназначен для изменения выходного сопротивления прибора, т.е. для согласования выходного сопротивления генератора с сопротивлением нагрузки. От схемы выходного устройства зависит выходное сопротивление прибора.
Блок питания преобразует напряжение сети переменного тока в напряжение постоянного тока и обеспечивает питание всех блоков генератора.
17. Измерительные генераторы синусоидальных сигналов rc-типа.
Рисунок
2.
13 – Структурная схема генератора RC
Принцип работы задающего генератора типа RC состоит в использовании двухкаскадного усилителя на резисторах с частотно-зависимой положительной обратной связью. Она осуществляется с помощью делителя, одно плечо которого образовано последовательным соединением конденсатора С1 с сопротивлением R1, а второе — параллельным соединением конденсатора С2 с сопротивлением R2 (как правило, C1 = C2 и R1 = R2). Можно показать, что при такой схеме баланс фаз, соблюдение которого необходимо для самовозбуждения генератора, выполняется только для одной частоты
f = 1/2πRC
где R=R1 = R2 и C=C1 = C2
Коэффициент усиления при этом К=3.
С помощью изменений одной величины, R или С, меняется диапазон генерируемых частот (ступенчатая регулировка), а меняя другую величину, получают плавное изменение частоты в поддиапазоне.
Задающий
генератор не может подключаться
непосредственно к нагрузке, так как ее
сопротивление вызовет уменьшение
усиления, нарушение условий самовозбуждения
и «срыв» генерации.
Поэтому после
генератора включается усилитель
мощности, первый каскад которого работает
в буферном режиме. Выходной каскад
усилителя мощности, как правило,
двухтактный со строго симметричной
cxeмой и глубокой отрицательной обратной
связью, чем обеспечиваются достаточно
малая величина коэффициента гармоник
и стабильность работы генератора.
звуковые генераторы
САМОДЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ
В процессе изготовления и настройки различной аппаратуры будут полезны измерительные генераторы.
На этой страничке мы рассмотрим схемы и изготовление генераторов ЗЧ.
Описание других
приборов мы
рассмотрим позже на других страничках
нашего сайта.
Начнем с простейшего генератора звуковых частот с фиксированной частотой.
Генератор синусоидальных колебаний на фиксированную частоту можно собрать по очень простой схеме.
Как видно из схемы, генератор представляет собой каскад усиления, охваченный положительной обратной связью. Частота генерации определяется номиналами конденсаторов С1-С3 и резисторов R1-R3. При указанных номиналах частота генерации равна примерно 1 килогерц. Транзистор, используемый в этой схеме, должен обладать достаточно высоким статическим коэффициентом передачи тока базы (В ст.) - не менее 100-150.
Синусоидальное
напряжение
снимается с коллекторной нагрузки
транзистора.
Для уменьшения выходного
сопротивления генератора применен
эмиттерный повторитель на транзисторе Т2.
Этот каскад согласует низкое сопротивление
нагрузки с довольно высоким выходным
сопротивление генератора. При помощи
переменного резистора R7 можно
устанавливать уровень выходного сигнала
генератора. Питание генератора можно
осуществлять от батареи типа «Крона»,
либо от сетевого источника.
В генераторе помимо указанных можно применить транзисторы типа КТ3102, а при перемене полярности источника питания - КТ3107, КТ361Г… Особо следует подойти к выбору типа конденсаторов в фазосдвигающей цепи - здесь лучше применить пленочные (типа К73…) конденсаторы с невысоким отклонением от номинала (не более 5 %).
Печатную плату в
такой
простой конструкции разрабатывать
нецелесообразно — весь монтаж можно
выполнить на кусочке универсальной
макетной платы.
Конструктивно генератор можно выполнить в небольшой коробке. На лицевую панель выводится выключатель питания, ось переменного резистора и выходные гнезда.
Правильно собранный из исправных деталей генератор, как правило, налаживания не требует. Полезно проверить при помощи частотомера частоту генерации и, если нужно, — подкорректировать ее, изменяя в небольших пределах номинал резистора R3.
Более сложный, но и более качественный генератор можно собрать по схеме, приведенной ниже. Схема была опубликована в журнале «Радио», автор И.Пионтковский.
Генератор имеет следующие параметры:
Диапазон частот (разбит на 4 поддиапазона) — 18гц — 32 кгц,
Частоты внутри поддиапазонов — 18-160 гц,140-1100
гц, 900-6500 гц, 5200-32000гц.
Уровень выходного напряжения — 0,5 вольта,
Коэффициент гармоник — менее 1 %,
Неравномерность выходного напряжения — менее 2 %.
Обычно в генераторах синусоидальных колебаний для перестройки по частоте используются сдвоенные переменные резисторы. Для получения минимальных искажений необходимо использовать прецизионные блоки резисторов, которые весьма дефицитны и дорогостоящие.
В данном генераторе для перестройки по частоте использован одиночный переменный резистор, что конечно -же упрощает и удешевляет конструкцию.
Несмотря на кажущуюся
громоздкость схемы, генератор имеет очень
высокую повторяемость и легко
настраивается.
В конструкции применены транзисторы с Вст. не ниже 40.
Настройка конструкции: резистором R1 устанавливаем амплитуду колебаний на выходе равной 0,5 вольта, затем подстроечными резисторами R3 и R9 добиваемся получения минимальных искажений.
Чертеж печатной платы в формате программы Layout 4.0 находится здесь
Генераторы синусоидальных сигналов низкой частоты
При нормировании метрологических характеристик низкочастотных генераторов вводится понятие индекса класса точности. За индекс класса точности принимается значение основной погрешности установки частоты и уровня выходного напряжения в процентах. Запись вида, например, F0,5
U2,5 означает, что основная относительная погрешность установки частоты не превышает 0,5 %, а основная приведенная погрешность установки выходного напряжения (уровня) не превышает 2,5 %.
Для большинства генераторов НЧ широкого применения установлено 6 классов по частоте и 5 классов по напряжению
F 0,1 ; 0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,0 ; 3,0
U 1,0 ; 2,0 ; 3,5 ; 4,0 ; 6,0 .
Для каждого класса точности установлены нормы на другие метрологические характеристики ГНЧ.
Обобщенная структурная схема генератора синусоидальных сигналов низкой частоты.
Рисунок 9.1
На схеме обозначены:
ЗГ – задающий генератор
УНЧ – усилитель низкой частоты
АТТ – аттенюатор
СТ – согласующий трансформатор
АРУ –система автоматической регулировки уровня
В – вольтметр
Задающий генератор (ЗГ) — предназначен для формирования сигнала заданной формы и частоты. Известные типы и схемные решения ЗГ будут рассмотрены ниже.
УНЧ – предназначен для усиления сигнала ЗГ по напряжению и мощности, а также для развязки выхода ЗГ от выхода генератора.
Аттенюатор
– предназначен для внесения известного затухания в уровень выходного сигнала генератора.
Как правило, он позволяет ступенчато (обычно через 10 ДБ) изменять ослабление сигнала на выходе генератора.
Согласующий трансформатор (СТ) – предназначен для согласования выходного сопротивления генератора Rвых с сопротивлением нагрузки Rн. Условием полного согласования является Rвых = Rн.
СТ, как правило, используется в генераторах с повышенной выходной мощностью (Рвых
> 5 Вт).
АРУ – предназначен для стабилизации уровня сигнала на выходе УНЧ. Применяется в генераторах с повышенными требованиями к точности установки выходного напряжения и его стабильности.
Вольтметр (В) – предназначен для контроля напряжения на выходе УНЧ в процессе регулировки и установки заданного уровня выходного сигнала генератора.
Наиболее важным блоком структурной схемы ГНЧ, определяющим диапазон генерируемых частот, погрешность установки и нестабильность частоты, искажения формы сигнала и т.д., является задающий генератор (ЗГ).
В ЗГ могут использоваться следующие схемные решения:
— LC — генераторы
— RC — генераторы
— генераторы на биениях
— синтезаторы частот (генераторы с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты
— цифро-аналоговые генераторы
Остановимся подробнее на указанных схемных решениях ЗГ.
LC – генератор представляет собой усилительную схему с самовозбуждением, содержащую колебательный LC – контур. Частота генерируемого сигнала f0
определяется параметрами контура
(9.3)
В генераторах основной частоты данная схема не используется, т.к. при формировании низких частот требуются большие величины L и С, что, в свою очередь, ухудшает характеристики генерируемых сигналов.
RC – генератор представляет собой усилитель, охваченный положительной RC обратной связью (как правило двойной Т – образный мост Вина).
В этом случае схема RC – генератора имеет следующий вид:
Рисунок 9.2
Если R1 = R2
= R
C1 = C2
= C , то частота формируемого сигнала определяется соотношением
(9.4)
Для того, чтобы схема работала в автоколебательном режиме необходимо выполнить два условия самовозбуждения:
а) Баланс амплитуд Кβ > 1, где
К – коэффициент передачи разомкнутого усилителя (коэффициент усиления )
β – коэффициент передачи цепи обратной связи.
б) Баланс фаз
(9.5)
где — сдвиг фазы обеспеченный операционным усилителем
— сдвиг фазы цепи обратной связи.
В данной схеме перестройка по частоте, как правило, осуществляется:
— по поддиапазонам – дискретно за счет переключения сопротивлений
— внутри поддиапазона – плавно за счет изменения величины емкости.
9.2.2. Генератор на биениях
Выходной сигнал в ЗГ данного типа формируется за счет смешения двух высокочастотных сигналов близких по частоте и последующего выделения сигнала разностной частоты – напряжения биения.
Рисунок 9.3. Структурная схема задающего генератора на биениях.
На схеме обозначены:
ГФЧ — генератор фиксированной частоты
ГПЧ — генератор перестраиваемой частоты
СМ — смеситель
ФНЧ — фильтр низкой частоты
В блоках ГФЧ и ГПЧ, как правило, используются схемы автогенерации типа LC.
В структурных схемах ЗГ данного типа удается обеспечить более высокую стабильность частоты.
9.2.3. Синтезаторы частоты
Выходной сигнал в рассматриваемых ЗГ формируется в результате преобразования частоты опорного высокостабильного генератора (как правило с кварцевой стабилизацией частоты)..jpg.ff4e638a2a356ec1ca6e538fff9ecbc3.jpg)
Основные характеристики синтезаторов частоты
— Диапазон частот выходного сигнала от 50 Гц до 50*106 Гц с дискретностью установки до 0,01 Гц
— Нестабильность частоты до 10-8 за сутки
— Уровень подавления комбинационных частот до 70 дБ
Синтезаторы строятся по методу прямого или косвенного синтеза. Прямой синтез основан на выполнении 4–х арифметических действий (умножение, деление, сложение, вычитание) над частотой опорного генератора и последующей фильтрации возникающих комбинационных частот. Косвенный синтез заключается в синхронизации частоты автогенератора выходного сигнала с частотой опорного генератора.
Рисунок 9.4 Упрощенная структурная схема прямого синтеза частоты
На схеме обозначены:
ГОЧ – высокостабильный генератор опорной частоты.
БСЧ – блок синтеза частот
9.2.4. Цифро-аналоговые генераторы.
В задающих генераторах данного типа входной сигнал формируется путем кусочно-ступенчатой аппроксимации функции sin задающей частоты.
С использованием данного метода строится схема генераторов низких и инфронизких частот, а также генераторы с фиксированным значением частоты входного сигнала.
Обобщенная структурная схема формирования цифро-аналогового генератора и принцип кусочно-ступенчатой аппроксимации входного сигнала представлен на рисунках.
Рисунок 9.5. Структурная схема цифро-аналогового генератора.
На схеме обозначены:
ГОЧ – генератор опорной частоты
СТ – счетчик импульсов
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (хранит коды функции sin в точках дискретизации)
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь
УНЧ – усилитель низкой частоты
Рисунок 9.6. Принцип кусочно-ступенчатой аппроксимации функции sin.
С использованием данного метода строятся схемы ГНЧ в диапазоне частот (от 0,01 до 10) Гц обладающие лучшими метрологическими характеристиками.
— Погрешность установки частот 0,05 %.
— Нестабильность частот формируемого сигнала – до 10-8 в сутки.
— коэффициент гармоник кг0,05%.
— легко согласуются с информационно-измерительными комплексами более высокого уровня иерархии.
Похожие материалы:
Генераторы, схемы
Генератор — это усилитель с такой положительной обратной связью, которая обеспечивает поддержание сигнала на выходе усилителя без подачи внешнего входного сигнала. Генератор преобразует постоянный ток (получаемый от источника питания) в переменный сигнал. Для возникновения устойчивых колебаний должны выполняться два основных требования:
а) обратная связь должна быть положительной;
б) полный петлевой коэффициент усиления должен быть больше 1.
Существует два типа генераторов: генераторы синусоидальных сигналов, вырабатывающие гармонические сигналы, и генераторы несинусоидальных сигналов, называемые также релаксационными генераторами или мультивибраторами, обычно вырабатывающие прямоугольные сигналы.
Генераторы с резонансным контуром в цепи коллектора
В схеме генератора на рис. 33.1 элементы L2 и C2 образуют резонансный контур, с которого снимается выходной сигнал.
Рис. 33.1. Генератор с резонансным Рис. 33.2. Генератор с резонансным контуром в
контуром в цепи базы. цепи коллектора.
Часть этого выходного сигнала подается обратно на вход через трансформаторную связь L1 – L2 таким образом, чтобы сигнал обратной связи совпадал по фазе с сигналом на входе. Транзистор включен по схеме с ОЭ и работает в режиме класса А, который задается цепью смещения R1 – R2. Конденсатор C1 обеспечивает развязку для резистора R2 цепи смещения, а конденсатор C3 — развязку для обычного стабилизирующего резистора R3 в цепи эмиттера.
Генераторы с резонансным контуром в цепи базы
В схеме генератора на рис. 33.2 разделительный конденсатор C2 обеспечивает работу транзистораT1 в режиме класса С. Элементы L2 и C1 образуют резонансный контур. Положительная обратная связь осуществляется через конденсатор C3 и трансформатор Тр1.
Трехточечная схема генератора с индуктивной обратной связью (схема Хартли)
В этом генераторе (рис. 33.3) катушка индуктивности с отводом L1 обеспечивает необходимую обратную связь на эмиттер транзистора. Элементы C2 и L1 образуют резонансный контур.
Трехточечная схема генератора с емкостной обратной связью (схема Колпитца)
В этом случае используется расщепленный конденсатор C1 — C2 (рис. 33.4). Элементы C1 — C2 и L1 образуют резонансный контур, конденсатор C3 обеспечивает работу транзистора в режиме класса С.
Генераторы с фазосдвигающей цепью обратной связи, или RC-генераторы
Синусоидальные колебания можно также получить с помощью специально подобранных RC-цепочек обратной связи, как показано на рис. 33.5. RC-секции R1– C1, R2– C2, R3– C3 образуют фазосдвигающую цепь, которая на заданной частоте обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180°. Поскольку транзистор сдвигает фазу сигнала на 180°, то в петле обратной связи получается полный фазовый сдвиг 360°. Таким образом, обратная связь оказывается положительной. Обычно номиналы всех резисторов и всех конденсаторов в фазосдвигающей цепи выбираются одинаковыми, и каждая RC-секция вносит фазовый сдвиг 60°.
Рис. 33.3. Схема Хартли. Рис. 33.4. Схема Колпитца.
Рис. 33.5.RC-генератор с фазосдвигающей цепью обратной связи на элементах R1– C1,
R2– C2, R3– C3, обеспечивающей сдвиг фазы сигнала на 180°.
Еще раз отметим, что вся фазосдвигающая цепь обеспечивает фазовый сдвиг 180° только на одной частоте, определяемой номиналами используемых компонентов.
Кварцевые генераторы
Одним из самых важных требований, предъявляемых к генератору, является стабильность частоты генерируемых им колебаний. Изменения частоты могут быть вызваны, например, изменением емкости или индуктивности элементов резонансного контура или изменением параметров транзистора при колебаниях температуры. Стабильность частоты можно улучшить путем точного подбора элементов схемы, в том числе транзистора. Для обеспечения очень высокой стабильности частоты применяется кристалл кварца, точно задающий и стабилизирующий частоту колебаний.
В небольших пределах частоту генератора с кварцевой стабилизацией можно изменять с помощью конденсатора переменной емкости, подключаемого параллельно кристаллу кварца. Кварцевые генераторы используются в цветных телевизорах для генерации поднесущей частоты 4,43 МГц с точностью до нескольких герц.
УВЧ-генераторы
Генераторы очень высоких и ультравысоких частот (УВЧ) по принципу работы аналогичны другим генераторам. Однако из-за очень высокой частоты емкости и индуктивности элементов настройки С и L очень малы. Катушку индуктивности может заменить одна полоска проводника или простая петля из меди. В качестве конденсатора может служить варактор. Для построения резонансной схемы иногда используются отрезки длинных линий, имеющих распределенную емкость и индуктивность.
Генераторы несинусоидальных сигналов
Эти генераторы, называемые еще релаксационными генераторами, вырабатывают прямоугольные импульсные сигналы путем переключения одного или двух транзисторов из открытого состояния в закрытое и обратно.
Несинхронизированный мультивибратор, описанный в предыдущей главе, является примером такого генератора. Другой разновидностью генератора несинусоидальных сигналов является блокинг-генератор.
Блокинг-генератор
В генераторе этого типа применяется трансформаторная обратная связь с коллектора на базу транзистора (рис. 33.6). Работа этой схемы основана на том, что в силу трансформаторной связи напряжение на базе будет наводиться только при изменении тока коллектора, то есть при его увеличении или уменьшении. В первом случае действует положительная обратная связь, во втором — отрицательная. При первом включении схемы транзистор открывается, его коллекторный ток увеличивается, создавая напряжение обратной связи на базе, в результате чего транзистор открывается еще больше. Когда достигается насыщение, увеличение коллекторного тока прекращается, что вызывает появление на базе напряжения противоположной полярности. Это напряжение закрывает транзистор. Транзистор удерживается в закрытом состоянии отрицательным зарядом на конденсаторе С до тех пор, пока этот конденсатор в достаточной степени не разрядится через резистор R.
После этого транзистор снова отпирается и описанный процесс повторяется.
Выходное напряжение блокинг-генератора представляет собой последовательность узких импульсов (рис. 33.7). Ширина (длительность) импульса определяется параметрами трансформатора, а временной интервал между импульсами — постоянной времени RC. Поэтому частоту колебаний блокинг-генератора можно изменять путем изменения номинала резистора R.
Рис. 33.6. Блокинг-генератор.
Рис. 33.7. Выходной сигнал блокинг-генератора.
Рис. 33.8. Генератор на однопереходном транзисторе.
Вторичная обмотка трансформатора является коллекторной нагрузкой транзистора. Быстрое изменение тока через эту обмотку при закрывании транзистора приводит к появлению большой противоЭДС и большого выброса коллекторного напряжения.
Этот выброс напряжения может превысить максимально допустимое коллекторное напряжение и вызвать разрушение транзистора. Для защиты транзистора параллельно первичной обмотке трансформатора включается диод D1. В нормальном режиме этот диод смещен в обратном направлении и закрыт. Открывается он только в том случае, когда напряжение на коллекторе транзистора превышает напряжение источника питания VCC.
Генераторы на однопереходных транзисторах
Полупроводниковые приборы, имеющие на характеристике участок с отрицательным сопротивлением, например одиопереходные транзисторы, могут быть использованы в генераторах. На рис. 33.8 приведена схема генератора на однопереходном транзисторе. Транзистор смещен в ту область своей выходной характеристики, где выходной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения, то есть в область отрицательного сопротивления. Он попеременно открывается и закрывается без какой-либо обратной связи.
Выходное напряжение на базе 2 (b2) представляет собой последовательность импульсов. Еще один выходной сигнал — последовательность импульсов противоположной полярности — можно снять с базы 1 (b1). С эмиттера транзистора можно снять пилообразный сигнал. Частота генерируемых импульсов определяется постоянной времени R1C1.
Генераторы пилообразного напряжения
На рис. 33.9 показана схема генератора, вырабатывающего пилообразный сигнал при подаче на его вход прямоугольных импульсов. На участке периода входной последовательности импульсов между точками А и В (рис. 33.10) на базе транзистора действует нулевое напряжение, и транзистор находится в состоянии отсечки, т. е. закрыт. Конденсатор C1 постепенно заряжается через резистор R1. Прежде чем конденсатор полностью зарядится, на вход поступает положительный фронт ВС импульса, переключающий транзистор в проводящее состояние.
В результате конденсатор C1 очень быстро разряжается через открытый транзистор. Конденсатор находится в разряженном состоянии во время действия импульса (вершина CD). Отрицательный фронт DE импульса переключает транзистор в состояние отсечки, конденсатор C1 снова начинает заряжаться и т. д.
Рис. 33.9. Генератор пилообразного напряжения,
управляемый последовательностью
прямоугольных импульсов.
Рис. 33.10. Форма сигналов на входе и
выходе генератора пилообразного напряжения.
Тот же принцип заряда и разряда конденсатора используется и в других генераторах пилообразного напряжения. На рис. 33.11 приведены схемы двух таких генераторов на основе несинхронизированного мультивибратора и блокинг-генератора соответственно, применяемых в блоках: развертки телевизоров. Потенциометр R1 управляет частотой развертки (кадровой синхронизацией), а потенциометр R2 — амплитудой сигнала развертки (размером изображения по вертикали).
Рис. 33.11. Генераторы пилообразного напряжения на основе (а) несинхронизированного мультивибратора и (б) блокинг-генератора, применяемые в блоках кадровой развертки телевизоров.
В этом видео рассказывается о генераторах для исследования, настройки и испытаний систем и приборов:
Добавить комментарий
Простой генераторобеспечивает синусоидальные и прямоугольные волны с очень низкими частотами / искажениями
Современные драйверы светодиодов очень гибкие, что позволяет использовать их в широком спектре приложений, от сканеров до автомобилей и бортового освещения. Многие из этих драйверов также могут быть настроены с использованием нескольких топологий — повышающей, понижающей и понижающей-повышающей — для удовлетворения широкого спектра требований конкретных приложений.
Для низких входных напряжений и высоких напряжений струны подходит топология повышения, тогда как понижающая схема больше подходит для высоких входных напряжений и низких напряжений струны.Понижающая топология используется для широкого диапазона входов, где напряжение может быть ниже или выше светодиодной цепочки.
В этой статье рассматривается процесс выбора подходящей топологии и соответствующих подключений. В целях иллюстрации примеры основаны на драйвере светодиода µModule LTM8042. Этот драйвер поддерживает светодиоды с током до 1 А и коэффициентом диммирования 3000: 1, работает при входном напряжении от 3 до 30 В и имеет частотный диапазон от 250 кГц до 2 МГц.
Boost LED Driver
Наиболее распространенная топология для светодиодного драйвера — это повышающее приложение, которое может использоваться для светодиодной матрицы, питаемой от входной шины 12 В, где V IN F.Подход наддува показан на рис. 1 , а блок-схема — на рис. 2 .
1. Здесь LTM8042 управляет четырьмя светодиодами; V IN от 5,75 до 10,25 В и I OUT = 0,5 А.
2. На блок-схеме LTM8042 показаны соединения в конфигурации повышения напряжения.
Входное напряжение подключено к клемме BSTIN / BKLED–, а катод светодиодной цепочки подключен к GND.Когда транзистор Q включен, в катушке индуктивности L нарастает ток. Когда Q выключается, напряжение на L меняет полярность, и ток катушки индуктивности начинает течь на конденсатор C2 выходного фильтра. Регулировка яркости светодиода реализована в секции PWM, которая регулирует рабочий цикл и, как следствие, средний ток светодиода (устанавливается резистором RCLR). Конденсатор С1 — фильтр входного напряжения.
Понижающий светодиодный драйвер
Понижающая топология используется для относительно высоких входных напряжений, таких как автомобильные и промышленные шины 24 В. На рисунке 3 показана блок-схема конфигурации для V IN > V F .
Входное напряжение подключается к клемме BSTOUT / BKIN, а катод светодиода подключается к клемме BSTIN / BKLED–.
3. На этой блок-схеме LTM8042 показаны соединения в понижающей конфигурации.
Когда транзистор Q включен, ток течет от входа через цепочку светодиодов и индуктивность L на GND. Когда Q выключается, напряжение на L меняет полярность, и диод D смещается в прямом направлении.Это вытягивает катод светодиода ниже уровня входного напряжения, обеспечивая установленное значение тока в цепочке светодиодов. C5 создает выходной фильтр для этой топологии.
Светодиодный драйвер Buck-Boost
Во многих коммерческих, аккумуляторных и солнечных приложениях входное напряжение изменяется в широком диапазоне. В таких ситуациях оптимальным решением является повышенно-понижающая топология, показанная на рис. 4 . Входное напряжение и светодиодный катод подключаются к клемме BSTIN / BKLED–.
4. Подключения LTM8042 показаны в понижающе-повышающей конфигурации.
Когда транзистор Q включен, в катушке индуктивности L нарастает ток. Когда Q выключается, напряжение на L меняет полярность, смещая в прямом направлении диод D, в то время как напряжение поднимается выше входного уровня. Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) поддерживает заданное значение тока через светодиод и C5, а C2 работает как выходной фильтр. Напряжение цепочки светодиодов V F может быть ниже или выше V IN .
Результаты испытаний для трех топологий
Все три топологии были протестированы с использованием демонстрационной схемы DC1511 с LTM8042 — с использованием одной и той же цепочки светодиодов, выходного тока и частоты коммутации во всех случаях. Чтобы убедиться, что рассеиваемая мощность смещения одинакова для всех трех настроек, также был поставлен один и тот же V CC (показан на рисунке 1) . Штырь V CC может быть подключен к V IN в большинстве случаев.
Рисунок 5 показывает полученные кривые эффективности.
Все три топологии также были смоделированы в средах LTspice; Файлы моделирования, относящиеся к LTM8042, можно найти в его техническом описании.
5. График показывает эффективность LTM8042 для конфигураций повышающего, понижающего и понижающего-повышающего уровней.
В результате настраиваемые драйверы светодиодов обеспечивают универсальный подход к конструкции светодиодов, обеспечивая эффективную работу в широком диапазоне входных напряжений и обеспечивая ток цепочки светодиодов до 1 А. Поскольку эти драйверы могут быть легко применены как повышающие, понижающие или понижательно-повышающие драйверы, один и тот же драйвер может использоваться для удовлетворения требований различных приложений.
Генератор сигналов крайне низкой частоты
Вам когда-нибудь требовалась синусоида, для завершения одного цикла которой требовалось 24 часа? Ну и я тоже.
Я, однако, построил плетку, которая могла бы генерировать такие вещи, если бы мне это когда-нибудь понадобилось.
Это взлом, потому что в нем используются вещи, которые вы обычно не считаете способными к этому.
Для генерации этих очень медленных сигналов вам потребуется:
- ПК с аудиовыходом
- Purr Data
- Программа Purr Data, которую я написал.
- Усилитель звука.
- Небольшая схема из диодов и конденсаторов, подключенная к выходу звукового усилителя.
Это схема:
Патч Purr Data генерирует сигнал 16 кГц, который модулируется очень низкочастотным сигналом.
Маленькая схема представляет собой своего рода демодулятор для сигналов AM.
Purr Data может генерировать синусоидальные волны любого периода, который вам нравится (соблюдая, конечно, пределы частоты дискретизации.) Самое крутое, что частота дискретизации накладывает только верхний предел. Нет нижнего предела для сигналов, которые может генерировать Purr Data.
Однако есть нижний предел того, что может воспроизводить аудиовыход звуковой карты, и есть нижний предел того, с чем будет работать типичный усилитель.
Схема амплитудной модуляции выходит за рамки звуковой карты и усилителя, используя сигнал 16 кГц в качестве несущей. Звуковая карта и усилитель вообще не имеют проблем с этой частотой.
Демодулятор удаляет частоту 16 кГц, точно так же, как демодулятор в радиоприемнике AM удаляет несущую радиочастоту, чтобы оставить только звук.
В этом случае он оставляет только крайне низкочастотный сигнал.
Это сигнал 42 миллигерц (период 24 секунды), сгенерированный с помощью этого взлома. Программное обеспечение, которое я использовал для создания этого изображения, также является программным обеспечением, которое я тестировал, когда обнаружил, что мне нужно генерировать очень медленные сигналы.
Это программа, которую я написал для захвата изображений с аналогового осциллографа.На прошлой неделе я реализовал поддержку медленного времени развертки (ниже 20 миллисекунд на деление), и мне нужно было попробовать. Это изображение было получено на аналоговом осциллографе с использованием времени развертки 5 секунд на деление.
Патч Purr Data генерирует синусоидальные и прямоугольные волны. Он также будет генерировать постоянный ток, хотя вы не можете настроить напряжение до определенного значения изнутри программного обеспечения. Вы должны измерить его и отрегулировать выходной уровень и громкость усилителя, чтобы получить желаемое напряжение постоянного тока.
Уровень выходного сигнала такой же стабильный, как и у вашего усилителя. Отрегулируйте выходной уровень на высокой частоте (например, 5 Гц), затем уменьшите частоту до 5-дневного периода, и уровень генерируемого сигнала останется прежним.
Вот и все. Немного программного обеспечения, немного хлама из мусорного ящика, обычный аудиоусилитель, и у вас есть генератор для чрезвычайно низкочастотных сигналов.
Медленный переменный ток с генератором низкой частоты и осциллографом
Переменный ток
Электричество и магнетизм
Медленный переменный ток с генератором низкой частоты и осциллографом
Практическая деятельность для 14-16
Урок практический
Отображение медленного переменного тока на осциллографе.
Аппаратура и материалы
На каждую студенческую группу
- Низкочастотный генератор переменного тока с аккумулятором — см. Техническое примечание
- Выводы, 4 мм, 4
-
Осциллограф
Примечания по охране труда и технике безопасности
Низкочастотный генератор переменного тока состоит из катушки из провода сопротивления с вращающейся парой контактов.Плавный низковольтный источник постоянного тока подключен к катушке генератора. Металлические щетки вращаются в контакте с катушкой и подключаются к выходным клеммам переменного тока, давая переменный выход.
Две или три (свежие) ячейки 1,5 В, вероятно, подойдут, но было бы разумно отключить их, как только эксперимент закончится.
Генератор низкой частоты работает хорошо. В случае загрязнения несколько капель жидкого масла на щетках обеспечат постоянный контакт.
Генератор сигналов, выдающий низкую частоту (0.1 Гц) является подходящей альтернативой.
Процедура
- Установите переключатель AC-DC на осциллографе в положение DC, развертку времени в положение «выключено» и коэффициент усиления по оси Y примерно на 1.
- Подключите 2–4 В к низкочастотному генератору переменного тока. Подключите выходные клеммы ко входу осциллографа.
- Поверните генератор рукой, чтобы показать, как точка движется вверх и вниз.
- Переключите развертку на самую низкую скорость в диапазоне 1 \.Поворачивайте генератор как можно устойчивее. Увеличьте базовую скорость и повторите это, увеличивая скорость вращения генератора.
Учебные заметки
Вращение генератора с постоянной скоростью приводит к синусоидальному выходному напряжению. (Это пример связи между круговым движением и простым гармоническим движением.
)
Этот эксперимент прошел испытания на безопасность в июле 2007 г.
Видео, показывающее, как пользоваться осциллографом:
Видео, показывающее, как использовать генератор сигналов:
Регулируемый генератор синусоидальной волны высокой / низкой частоты
Регулируемый генератор синусоидальной волны высокой / низкой частоты, низкий уровень искажений.
Описание
В этой схеме используется универсальный генератор функций MAX038. Хотя в этой схеме некоторые из расширенных характеристик этой ИС отключены, вы можете генерировать синусоидальные, треугольные, прямоугольные волны (настройка контактов A0 и A1 см. В таблице данных на www.maxim-ic.com, если вам нужны другие волны, используйте переключатель) .
Сигнал усиливается через операционный усилитель мощности TCA0372 (от ONSEMI) с током до 1 А и полосой пропускания до 1 МГц.
Я выбрал именно эту частоту (122 кГц), потому что мне нужен дешевый ESR-o-метр для моих электролитических конденсаторов, чтобы контролировать их состояние, поскольку они должны разряжать десятки ампер менее чем за 2 мс.На частоте 122 кГц емкостное реактивное сопротивление очень низкое, а индуктивное реактивное сопротивление не такое высокое, поэтому пропускание тока (около 200 мА, с использованием прецизионного резистора) через конденсатор и считывание падения напряжения переменного тока на нем дает мне оценку ESR (Vdrop / Текущий). Конечно, индуктивное и емкостное реактивное сопротивление все еще присутствует, но незначительно.
Вернемся к схеме.
Операция:
Синусоидальная волна 2V p-p 122 кГц генерируется микросхемой MAX038, ее частота может быть рассчитана по формуле Freq (МГц) = Iin (uA) / C6 (pf).Iin = 2,5 В / R1 (по умолчанию 25 кОм). Итак, частота составляет 0,122 МГц. Резистор предназначен для небольших настроек, не опускайте ниже 10000 кОм или выше 40000 кОм, потому что точность упадет.
Если вам нужна многочастотность, просто используйте многопозиционный переключатель с 820 пФ, 8,2 нФ, 82 нФ, 820 нФ для диапазона 122 кГц, диапазона 12,2 кГц, 1220 Гц и 122 Гц. Точная настройка может быть выполнена регулировкой R2, частота может варьироваться от 1,7x (Vfadj = -2,4) до 0,3x (Vfadj = 2,4) от основной частоты (когда fadj находится на уровне 0V).
Выходной синусоидальный сигнал подается на операционный усилитель TCA0372 1/2 для достижения усиления от 1 до 5 (2 В размах, 10 В размах), отрегулируйте потенциометр и в буферный каскад операционного усилителя TCA0372 2/2, также присутствующий на той же ИС. .
Важно:
Для регулировки частоты необходим частотомер, поэтому эту схему следует использовать вместе с частотомером. Максимальный ток составляет 1А, но я бы посоветовал не превышать 0,5А, чтобы оставаться точным. Требуется компьютерный блок питания с 12 В, 5 В, -5 В, -12 В, заземление для работы, если у вас его нет, просто используйте сетевой трансформатор с несколькими напряжениями (достаточно 15 Вт), диодные мосты (слабый ток 1-2 А) , сглаживающие конденсаторы 10000 мкФ 16В и регуляторы напряжения типа LM7905 и LM7912.
: использованная мощность генератора 60 Гц и 50 Гц
Скорость и частота генератора пропорциональны Выходная частота генератора — один из важных параметров, определяющих мощность генератора. Электрическая мощность генератора должна поддерживаться на фиксированной частоте, 50 Гц или 60 Гц, чтобы соответствовать выходной мощности стандартной электрической сети или номинальной частоте ваших приборов.
Частота обычно составляет 60 Гц в США и 50 Гц в Европе.Вы также можете встретить разные изолированные участки одной и той же сети, работающие на разных частотах. Затем становится важным изменить выходную частоту генератора, чтобы она соответствовала частоте питаемых приборов или сети, к которой подключен ваш генератор.
Изменение оборотов двигателя для изменения выходной частоты Современные генераторы состоят из двигателя, напрямую подключенного к генератору переменного тока для производства электроэнергии.
Один из наиболее распространенных способов изменения выходной частоты генератора — это изменение скорости вращения двигателя.Эти два фактора связаны согласно следующей формуле — Частота генератора (f) = Число оборотов двигателя в минуту (Н) * Число магнитных полюсов (P) / 120 И наоборот, P = 120 * f / N
Согласно приведенной выше формуле, двухполюсный генератор с выходной частотой 60 Гц имеет частоту вращения двигателя 3600 об / мин. Чтобы изменить выходную частоту на 50 Гц для той же конфигурации генератора, необходимо снизить частоту вращения двигателя до 3000 об / мин. Аналогичным образом, для 4-полюсного генератора частота вращения двигателя 1800 об / мин дает выходную мощность 60 Гц.Уменьшение частоты вращения двигателя до 1500 об / мин дает выходную частоту 50 Гц.
В случае небольших или домашних генераторов, вы можете изменить настройки оборотов двигателя, сделав несколько изменений на панели управления вашего агрегата. Следуйте инструкциям ниже, чтобы изменить частоту вашего генератора с 60 Гц на 50 Гц:
- Запустите двигатель генератора и настройте частотомер на панели управления на 50 Гц
- Проверьте вольтметр переменного тока или потенциометр, в зависимости от обстоятельств, и прочтите выходное напряжение генератора.
Выходное напряжение уменьшается при уменьшении частоты и может быть ниже желаемого значения - Отрегулируйте вольтметр переменного тока или потенциометр на панели управления, пока не получите желаемое выходное напряжение при 50 Гц
- Сделав аналогичные изменения на панели управления, вы можете увеличить частоту с 50 Гц до 60 Гц
- Если панель управления не отображает частоту, вам необходимо сначала подключить устройство, которое будет измерять частоту во время работы генератора, а затем изменять частоту вращения двигателя.
Блоки управления генератором осуществляют мониторинг и управление вашим блоком в реальном времени. Встроенные защитные функции автоматически отключают ваш генератор в случае превышения оборотов двигателя или очень низкой выходной частоты. Для получения дополнительной информации о функциях генератора, пожалуйста, прочтите следующую статью, Как работают генераторы ..
Преобразователи частоты
Если вы используете генератор с фиксированной скоростью, вы можете подключить к своему устройству преобразователь частоты.
Преобразователь частоты — это комбинация выпрямителя и инвертора. Выпрямитель использует выход переменного тока генератора (AC) для производства постоянного тока (DC). Затем инвертор преобразует это, чтобы произвести выход переменного тока желаемой частоты. Любое сопутствующее изменение напряжения связано с назначением устройства, а также зависит от приложения, для которого используется преобразователь частоты.
Традиционно преобразователи частоты, такие как роторные преобразователи и мотор-генераторные установки, изготавливались из электромеханических компонентов.С появлением твердотельной электроники они теперь построены как полностью электронные блоки.
Помимо изменения выходной частоты, эти блоки также используются для управления крутящим моментом и скоростью двигателей переменного тока. Преобразователи частоты также находят применение в аэрокосмической промышленности для преобразования частоты 50 Гц или 60 Гц в выходную мощность 400 Гц, которая используется в наземных силовых установках самолетов.
Эти системы также используются для управления скоростью вентиляторов и насосов и других нагрузок с переменным крутящим моментом, работающих на переменной скорости.
Электронные генераторные установки с регулируемой скоростью Существует особый класс генераторов, известный как генераторы с электронной регулируемой скоростью, в которых изменение скорости двигателя изменяет скорость генератора переменного тока для автоматического получения выходной мощности переменной частоты. Затем преобразователь частоты используется для исправления переменного выходного сигнала генератора, чтобы он соответствовал требуемой выходной частоте 50 Гц или 60 Гц.
Использование этого устройства устраняет необходимость в приводе с регулируемой скоростью и трансформаторе.Недостатком этой технологии является то, что электронный компонент, помимо своей дороговизны, не подходит для использования в суровых условиях, в которых обычно работает генератор.
Важно отметить, что они отличаются от генераторов с регулируемой частотой вращения, которые имеют бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая позволяет изменять частоту вращения двигателя, но поддерживает постоянную скорость генератора переменного тока.
Это не изменяет выходную частоту, но позволяет генератору изменять выходную мощность генератора для удовлетворения требований переменной нагрузки.
Генератор синусоидальной волны низкой частоты с постоянной амплитудой
В общей цепи низкой частоты генератора синусоидальной волны часто используются термистор и лампа накаливания. Он может использовать выход цепи с нарушением этого фиксированного значения. Сопротивление термистора зависит от температуры и в результате падения напряжения на нем.
Из-за медленной реакции термистора, он делает изменение температуры по отношению к сопротивлению нелинейным.Это похоже на то, что значение искажения в этой схеме генератора отсутствует.
Низкочастотный синусоидальный генератор
В этой схеме мы используем стабилитрон, который выполняет эту функцию для ограничения напряжения. Затем мостовая схема, состоящая из R1, R2 и C1, C2, определяет частоту генератора.
И активные устройства в цепи Q1, Q2 должны будут иметь коэффициент усиления почти в три раза, чтобы они были завершены для выработки частоты.
Когда выход достигает максимального значения.ZD1 начнет проводить ток и уменьшит скорость увеличения секции усилителя с этим демпфированием.
Вероятно уменьшение синусоидального сигнала. для предотвращения слишком раннего ограничения ZD1 выходным сигналом, затем добавить резистор R5 последовательно с ZD1 и все параллельно с R4.
, когда напряжение на ZD1 падает до порогового уровня, полное сопротивление этой сети будет постепенно уменьшаться до синусоиды, стабильно очень велико.
Хотя есть ограничение положительной фазы синусоидальной волны, пикового отрицательного сигнала, оно ограничивается автоматически.
VR1 следует настраивать осторожно, чтобы избежать обрезки выходного сигнала. Отрицательная полуволновая часть выходного сигнала будет очень линейной, но положительная полуволна — это небольшое искажение, потому что оно ограничено.
Продолжайте читать: «Осциллятор нестабильный мультивибратор»
Однако не используется в приложениях, потому что некоторые работы не требуют завершения синусоидальной волны, например: вибрато инструмента.
Выходное напряжение этой схемы синусоидального генератора может регулироваться потенциометром VR2 в диапазоне от 0 до 4 В (размах)
Частота секции определяется формулой:
f = (1/2) 3.14 R1 C1
(R1 = R2; C1 = C2)
Значение From, установленное в цепи, будет иметь частоту 6 Гц, а если использовать значение в скобках, будет иметь частоту около 0,01 Гц. R1 и R2 должны быть несколько сотен килоом.
Если значение слишком низкое, чтобы вызвать нагрузку на усилитель на низких частотах. Отрицательная часть выходного сигнала могла быть обрезана, что привело к искажению. Элементы постоянного напряжения на выходе будут отфильтрованы путем подключения конденсатора высокого значения с электролитическим выходом к последовательному выходу.
Продолжайте читать: «Генератор моста Вина с полевым транзистором»
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ
Я всегда пытаюсь сделать Electronics Learning Easy .
Что такое частота? | Fluke
Частота переменного тока (ac) — это количество циклов в секунду в синусоидальной волне переменного тока. Частота — это скорость, с которой ток меняет направление в секунду. Он измеряется в герцах (Гц), международной единице измерения, где 1 герц равен 1 циклу в секунду.
- Герц (Гц) = Один герц равен одному циклу в секунду.
- Цикл = Одна полная волна переменного тока или напряжения.
- Чередование = половина цикла.
- Период = время, необходимое для создания одного полного цикла сигнала.
В самом основном, частота — это то, как часто что-то повторяется. В случае электрического тока частота — это количество раз, когда синусоидальная волна повторяет или завершает цикл от положительного к отрицательному.
Чем больше циклов происходит в секунду, тем выше частота.
Пример: Если переменный ток имеет частоту 3 Гц (см. Диаграмму ниже), это означает, что его форма волны повторяется 3 раза за 1 секунду.
Частота обычно используется для описания работы электрического оборудования. Ниже приведены некоторые распространенные диапазоны частот:
- Частота сети питания (обычно 50 Гц или 60 Гц).
- Приводы с регулируемой частотой, которые обычно используют несущую частоту 1–20 килогерц (кГц).
- Диапазон звуковых частот: от 15 Гц до 20 кГц (диапазон человеческого слуха).
- Радиочастота: 30-300 кГц.
- Низкая частота: от 300 кГц до 3 мегагерц (МГц).
- Средняя частота: 3-30 МГц.
- Высокая частота: 30-300 МГц.
Цепи и оборудование часто предназначены для работы на фиксированной или переменной частоте. Оборудование, предназначенное для работы на фиксированной частоте, работает ненормально, если оно работает на частоте, отличной от указанной. Например, двигатель переменного тока, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, работает медленнее, если частота падает ниже 60 Гц, и быстрее, если она превышает 60 Гц.Для двигателей переменного тока любое изменение частоты вызывает пропорциональное изменение скорости двигателя.
Другой пример: уменьшение частоты на 5% приводит к снижению скорости двигателя на 5%.
Как измерить частоту
Цифровой мультиметр, который включает режим частотомера, может измерять частоту сигналов переменного тока, а также может предлагать следующее:
- Запись MIN / MAX, что позволяет записывать измерения частоты в течение определенного периода или таким же образом записываются измерения напряжения, тока или сопротивления.
- Автоматический диапазон, который автоматически выбирает частотный диапазон, за исключением случаев, когда измеренное напряжение выходит за пределы диапазона измерения частоты.
Электросети различаются в зависимости от страны. В США сетка основана на высокостабильном 60-герцовом сигнале, то есть 60 циклов в секунду.
В США для электроснабжения домашних хозяйств используется однофазный источник питания переменного тока на 120 вольт. Мощность, измеренная в розетке в доме в США, будет давать синусоидальные волны, колеблющиеся в пределах ± 170 вольт, при измерении истинного среднеквадратичного напряжения на уровне 120 вольт.