Автогенератор неперервних синусоїдальних електричних коливань із компенсацією активної складової коливального контуру

Реферат: Винахід належить до галузі радіотехніки та електроніки, до електронних схем загального призначення і може бути використаний у електронних пристроях для генерації неперервних електричних чистих синусоїдальних коливань у широкому діапазоні частот. Технічним результатом, що досягається даним винаходом, є збільшення амплітуди коливань генератора, розширення діапазону генерації в бік звукових і радіочастот та усунення викривлення форми генерованих коливань. UA 106765 C2 (12) UA 106765 C2 UA 106765 C2 5 10 15 20 Винахід належить до електронних пристроїв, призначених для генерації неперервних ідеальних синусоїдальних електричних коливань. Відомі електронні пристрої, що генерують неперервні електричні коливання автогенератори. Є два типи таких автогенераторів. Автогенератори першого типу мають коливальну систему і підсилювач, охоплений додатним зворотним зв'язком із величиною рівною критичній або більшою за критичну. В результаті в контурі виникають неперервні синусоїдальні електричні коливання [1, 332]. До першого типу належать також низькочастотні RC-генератори, що генерують близькі до синусоїдальних коливання і, які складаються із однокаскадного підсилювача та фазообертача, або двокаскадного підсилювача, охопленого зворотним зв'язком через RC-коло Віна [1,343]. Автогенератори другого типу включають коливальний контур і тунельний діод, власна ємність якого і котушка індуктивності утворюють контур. Режим тунельного діода для компенсації активного опору контуру вибирається так, щоб діод працював в зоні від'ємного диференціального опору, чим досягається генерація в LC-контурі [1, 340]. Отже, для генерації коливань необхідний послідовний або паралельний контур, що складається із індуктивності L і ємності С, в якому неминуче присутній активний опір г, і елемент, що забезпечує виникнення у контурі незгасаючих коливань. На фіг. 1 показана схема послідовного, а на фіг. 2 - паралельного контурів. При перемиканні перемикача Π із положення 1 в положення 2 починається перехідний процес, що описується такими рівняннями схем відповідно: 1 di  idt  L dt  ri  0; (1) C 1 du u   udt  C   0; (2) L dt r  Рівняння (1) і (2) будуть описувати незгасаючий перехідний процес, якщо u у (1) покласти ur=ri=0, а у рівнянні (2) покласти іr = 25 30 35 40 45 u = 0. Інакше кажучи, необхідно компенсувати активні r складові у контурах. Пропонований авторами генератор працює на компенсаційній основі, тому як прототип прийнятий генератор на тунельному діоді, в якому здійснюється компенсація активного опору контуру від'ємним диференціальним опором діода. Його недоліки полягають в наступному: мала вихідна потужність; неможливість генерації на малих і середніх частотах; мала ширина падаючої ділянки вольт-амперної характеристики (< 10 мВ), на якій диференціальний опір від'ємний, що призводить до викривлення форми генерованих коливань; деяка нестабільність роботи через розкид параметрів тунельних діодів. Задачею винаходу є збільшення амплітуди коливань генератора, розширення діапазону генерації в бік звукових і радіочастот та усунення викривлення форми генерованих коливань. Поставлена задача вирішується тим, що в послідовний (паралельний) коливальний контур із елементів r, L, С для компенсації активних складових контурів вводяться додаткові елементи: в схему фіг. 1 - кероване джерело напруги е(u), що керується падінням напруги на опорі r, а в схему фіг. 2 - кероване джерело струму і(і), що керується струмом активного опору, як показано на фіг. 3 і фіг. 4 відповідно. Залежності е(u) та і(і) визначаються виразами e(u) = kur; i(i) = kir, де k - коефіцієнт передачі. Із урахуванням цих елементів рівняння (1) і (2) для відповідно послідовної і паралельної схем коливальних контурів матимуть вид: 1 di  idt  L dt  r1 k i  0; (3) C 1 du 1  k  u  udt  C dt  r  0; (4) L При k=1 відбувається повна компенсація активних складових контурів і генератор буде створювати чисту синусоїду із частотою f  1 2 LC . При k 1 - зростаючі. 1 UA 106765 C2 5 10 15 20 25 На фіг. 5 і фіг. 6 наведені експериментальні результати, отримані в середовищі пакета програм схемотехнічного моделювання Workbench [2] відповідно для послідовного і паралельного коливальних контурів. Як зазначені джерела використані джерело напруги кероване напругою і джерело струму кероване струмом із бібліотеки елементів Workbench. Осцилограма, що наведена на фіг. 7 для послідовного і паралельного контурів, підтверджує роботу генератора із компенсацією активної складової. Пропонований автогенератор має такі особливості: 1. Просте регулювання амплітуди коливань джерелом живлення, оскільки амплітуда коливань на реактивних елементах дорівнює напрузі джерела живлення (Um = Ε). 2. Утворювані коливання є коливання чистої синусоїдальної форми. 3. Коливання встановлюються одразу після замикання зарядженого конденсатора на коливальний контур, тобто відсутній етап збудження і одразу настає етап стаціонарного режиму. Джерела інформації: 1. Гершунский Б.С. Основы электроники и микроэлектроники: Учебник. 4-е изд., перераб. и доп. - К.: Выща шк., 1989. - 423 с. 2. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. Под общей редакцией Д.И.Панфилова. - М: Изд-во "Додека", 1999, тт. 1 и 2. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Автогенератор неперервних синусоїдальних електричних коливань із компенсацією активної складової коливального контуру, що містить коливальний контур, який відрізняється тим, що як коливальний контур застосований послідовний коливальний контур r, L, С, до якого послідовно включено джерело напруги, кероване падінням напруги на активному опорі. 2 UA 106765 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3