電子発電機

発電機は、直流電源のエネルギーを、必要な周波数と電力のさまざまな形式の交流エネルギー (電磁振動) に変換する電子デバイスです。

ラジオ放送、医療、レーダーで使用される電子発電機は、アナログ - デジタル コンバーター、マイクロプロセッサ システムなどの一部です。

電子システムは、その動作のペースを決定する内部または外部の発電機なしでは完成しません。発電機の基本要件 - 振動周波数の安定性と、さらなる使用のために信号を信号から除去する機能。

電子発電機の分類:

1) 出力信号の形式に従って:

- 正弦波信号;

— 方形信号 (マルチバイブレーター);

— 線形に変化する電圧信号 (CLAY)、または鋸歯状電圧発生器とも呼ばれます。

— 特殊な形状の信号。

2) 生成された振動の周波数から (条件付き):

— 低周波 (最大 100 kHz);

— 高周波 (100 kHz 以上)。

3) 励起法による:

— 独立した（外部）励起あり。

— 自己励起 (自動発電機) あり。

自動発電機 — 外部の影響を受けずにエネルギー源のエネルギーを連続振動に変換する自励式発電機 (振動回路など)。

図1 — 発電機のブロック図

電子発生器回路 (図 1) はアンプと同じ方式に従って構築されます。発生器のみが入力信号源を持たず、正帰還信号 (PIC) に置き換えられます。フィードバックとは、出力信号の一部を入力回路に転送することであることを思い出してください。必要な波形はフィードバック ループ構造によって提供されます。発振周波数を設定するために、OS 回路は LC 回路または RC 回路上に構築されます (周波数はコンデンサの再充電時間を決定します)。

PIC 回路で生成された信号はアンプの入力に加えられ、係数 K で増幅されて出力に送信されます。この場合、出力からの信号の一部は PIC 回路を介して入力に戻され、そこで K 倍に減衰され、発生器の出力信号の振幅を一定に維持することができます。

独立した外部励起を備えた発振器 (選択アンプ) は、対応する部分レンジを備えたパワーアンプであり、その入力は発振器からの電気信号です。これらは。特定の周波数帯域のみが増幅されます。

RC発電機

低周波発生器を作成するには、通常、PIC 回路などのオペアンプが使用され、正弦波発振の所定の周波数 f0 を提供するために RC 回路が取り付けられます。

RC 回路は周波数フィルターであり、特定の周波数範囲の信号を通過させ、間違った範囲には信号を通過させないデバイスです。この場合、フィードバック ループを通じて、アンプはアンプの入力にフィードバックされます。これは、特定の周波数または周波数帯域のみが増幅されることを意味します。

図 2 は、周波数フィルタの主なタイプとその周波数応答 (AFC) を示しています。周波数応答は、フィルターの帯域幅を周波数の関数として示します。

図 2 — 周波数フィルターの種類とその周波数応答

フィルターの種類:

— ローパスフィルター (LPF);

— ハイパスフィルター (HPF);

— バンドパスフィルター (BPF);

— ブロッキング周波数フィルター (FSF)。

フィルターは、信号が急激に減衰するカットオフ周波数 fc によって特徴付けられ、通過帯域と除去フィルターは、IFP (RFP 非通過) 帯域幅によっても特徴付けられます。

図 3 は、正弦波発生器の図を示しています。必要なゲインは、抵抗 R1、R2 の OOS 回路を使用して設定されます。この場合、PIC 回路はバンドパス フィルターになります。共振周波数 f0 は次の式で求められます: f0 = 1 / (2πRC)

発生する振動の周波数を安定させるために、周波数同調回路として水晶振動子が使用されます。水晶振動子は、水晶ホルダーに取り付けられた薄い鉱物プレートです。ご存知のとおり、クォーツには 圧電効果これにより、電気発振回路と等価で共振特性を持ったシステムとして利用することが可能となります。石英プレートの共振周波数は数キロヘルツから数千 MHz の範囲にあり、周波数の不安定性は通常 10-8 以下のオーダーです。

図3 — RC正弦波発生器の図

マルチバイブレーターは電子発電機です 方形波信号.

ほとんどの場合、マルチバイブレータは、パルスまたはデジタル アクション システムの後続のノードおよびブロックのトリガ入力パルスを生成するマスター オシレータの機能を実行します。

図 4 は、IOU ベースの対称マルチバイブレータの図を示しています。対称 — 方形パルスのパルス時間は、休止時間 tpause = tpause に等しくなります。

IOU は正のフィードバック、つまり回路 R1、R2 がすべての周波数で等しく動作することによってカバーされています。非偏向入力の電圧は一定で、抵抗器 R1、R2 の抵抗値に依存します。マルチバイブレータの入力電圧は、RC 回路を介して OOS を使用して生成されます。

図 4 — 対称マルチバイブレータの回路図

出力電圧レベルは + Usat から -Us に、またはその逆に変化します。

出力電圧 Uout = + Usat の場合、コンデンサは充電され、反転入力に作用する電圧 Uc は指数関数的に増加します (図 5)。

Un = Uc の場合、出力電圧 Uout = -Us に急激な変化が生じ、コンデンサの過充電が発生します。 -Un = -Uc に達すると、Uout の状態は再び変化します。このプロセスが繰り返されます。

図 5 — マルチバイブレータ動作のタイミング図

RC回路の時定数を変えると変化が生じます コンデンサの充放電時間、したがってマルチバイブレータの発振周波数になります。さらに、周波数は PIC パラメータに依存し、次の式で決定されます: f = 1 / T = 1 / 2t および = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

t および ≠ tp に対して非対称な方形振動を得る必要がある場合は、異なる時定数を持つ異なる回路でコンデンサが再充電される非対称マルチバイブレータが使用されます。

単一のバイブレータ (待機マルチバイブレータ) は、入力で短いトリガ パルスにさらされると、必要な持続時間の矩形電圧パルスを形成するように設計されています。モノバイブレータは、電子時間遅延リレーと呼ばれることがよくあります。

技術文献にはさらに多くのものがあります。ワンショットの名前は待機マルチバイブレーターです。

モノバイブレータには 1 つの長期定常状態、つまりトリガー パルスが印加される前の平衡状態があります。 2 番目に考えられる状態は一時的に安定しています。ユニバイブレータは、トリガ パルスの作用によりこの状態に入り、限られた時間 tv の間その状態になることができ、その後、自動的に初期状態に戻ります。

シングルショットデバイスの主な要件は、出力パルスの持続時間の安定性とその初期状態の安定性です。

線形電圧発生器 (CLAY) は、線形に変化する周期信号 (鋸歯状パルス) を形成します。

鋸歯状パルスは、作動ストロークの継続時間 tp、復帰ストロークの継続時間 to および振幅 Um によって特徴付けられます (図 6、b)。

時間に対する電圧の線形依存性を作り出すには、定電流によるコンデンサの充電 (または放電) が最もよく使用されます。 CLAY の最も単純なスキームを図 6 に示します。

トランジスタ VT が閉じると、コンデンサ C2 は抵抗 R2 を介して電源 Up によって充電されます。この場合、コンデンサの電圧、したがって出力の電圧は直線的に増加します。正のパルスがベースに到達すると、トランジスタが開き、コンデンサがその低い抵抗を通じて急速に放電し、出力電圧がゼロに急速に低下します。またその逆も同様です。

CLAY は、CRT のビーム走査デバイス、アナログデジタルコンバータ (ADC)、およびその他の変換デバイスで使用されます。

図 6 — a) 線形に変化する電圧を形成するための最も単純なスキーム b) トリオン パルスの時間図。