На главную

Опубликовано:

Нечаев В., Попырко А.

Иноземцев В.А.

Исследование процессов самовозбуждения RC - генераторов

Для исследования процессов самовозбуждения RC – генераторов гармонических и негармонических колебаний разработано устройство, принципиальная схема которого приведена на рисунке 1. Данное устройство автоматически подключает к нагрузке источник питания и отключает его от нагрузки. Резистором R2 изменяют частоту прямоугольных импульсов напряжения, вырабатываемых мультивибратором на элементах DD1.1, DD1.2. Амплитуда прямоугольных импульсов напряжения на выходе генератора регулируется переменным резистором R5. Эмиттерные повторители на транзисторах VT1, VT2 обеспечивают необходимое усиление по току. Выходное напряжение генератора прямоугольных импульсов напряжения (рис. 1) является напряжением питания исследуемых мультивибратора с корректирующими диодами (рис. 2) и RC-генератора синусоидальных колебаний с мостом Вина (рис. 9).

Принципиальная схема мультивибратора на транзисторах с корректирующими диодами приведена на рисунке 2.. В мультивибраторе используется одинаковые элементы в цепях плеч усилителей: резисторы R_к1=R_к2, R_к1^*= R_к2^* и конденсаторы C₁=C₂. Последовательно с резисторами в цепи базы R_б1=R_б2 установлены переменные резисторы R_б1^*, R_б2^*, которые служат для изменения длительности импульсов и паузы между ними.

Диоды VD1, VD2 и резисторы R_к1^*, R_к2^* представляют собой так называемые корректирующие цепочки, которые обеспечивают формирование более крутых фронтов прямоугольных импульсов напряжения.

В мультивибраторе установлены кремниевые транзисторы КТ315А и германиевые диоды Д18. Транзисторы в мультивибраторе за счет применения положительной обратной связи поочередно входят то в режим насыщения, то в режим отсечки. Если транзистор VT1 открыт и находится в режиме насыщения, то в это же время транзистор VT2 заперт, и наоборот.

В открытом состоянии транзисторы при подключенном источнике питания могут находиться сколь угодно долго, если их перевести в это состояние. Проведем следующий эксперимент. Подключим мультивибратор к источнику постоянного напряжения и на короткое время соединим выводы коллектор-эмиттер транзистора VT1. После этого транзисторы VT1 и VT2 окажутся открытыми. Если затем на некоторое время закоротить выводы базы и эмиттера транзистора VT1, или VT2, то мультивибратор начнет работать.

Исследование процесса самовозбуждения мультивибратора после подключения к источнику питания было проведено при питающем напряжении 5 вольт. Сопротивления резисторов R_б1^*, R_б2^* устанавливалось минимально возможным. Двухканальный осциллограф GOS-620 работал в ждущем режиме с внешней синхронизацией от генератора прямоугольных импульсов питающего напряжения.

На рисунках 3 – 8 приведены осциллограммы напряжения относительного общего провода на базах и коллекторах транзисторов VT1 и VT2, на анодах диодов VD1 и VD2 и в контрольной точке кт7 (прямоугольные импульсы питающего напряжения для мультивибратора). Анализ осциллограмм в контрольных точках кт1 – кт7 позволяет понять процесс самовозбуждения мультивибратора на транзисторах.

На рисунке 9 приведена принципиальная схема RC-генератора синусоидальных колебаний с мостом Вина. Мост Вина на элементах R1, R2, R3, R4, C1, C2 установлен в цепи положительной обратной связи усилителя.

Резисторы R2, R4 - это сдвоенный переменный резистор, с помощью которого изменяется частота генерируемых синусоидальных колебаний. Чтобы получить синусоидальные колебания с малым коэффициентом гармоник, переменным резистором R11 подбирается необходимый коэффициент усиления на транзисторах VT1 – VT3. Коэффициент усиления усилителя должен быть равен трем.

Питающее напряжение U подается от генератора прямоугольных импульсов напряжения, собранного по схеме, приведенной на рисунке 1. Величину напряжения выбрали 12 вольт.

На рисунке 10 приведены осциллограммы напряжений в контрольных точках кт7 и кт5 RC-генератора.

Из рисунка 10 видно, что амплитуда колебаний на выходе генератора плавно увеличивается после подключения к источнику питания. При исследовании процесса самовозбуждения RC-генератора осциллограммы сняты во всех контрольных точках, обозначенных на рисунке 9. Однако в данной статье приведены осциллограммы только для двух контрольных точек.