גנרטורים אלקטרוניים

גנרטורים הם מכשירים אלקטרוניים הממירים את האנרגיה של מקור זרם ישר לאנרגיית זרם חילופין (תנודות אלקטרומגנטיות) בצורות שונות של התדר וההספק הנדרשים.

גנרטורים אלקטרוניים המשמשים בשידורי רדיו, רפואה, מכ"ם, הם חלק מממירים אנלוגיים לדיגיטליים, מערכות מיקרו-מעבד וכו'.

אין מערכת אלקטרונית שלמה ללא גנרטורים פנימיים או חיצוניים שקובעים את קצב פעולתה. דרישות בסיסיות לגנראטורים - יציבות תדר הרטט והיכולת להסיר מהם אותות לשימוש נוסף.

סיווג גנרטורים אלקטרוניים:

1) לפי צורת אותות הפלט:

- אותות סינוסואידים;

- אותות מלבניים (מולטיביברטורים);

- אותות מתח המשתנים באופן ליניארי (CLAY) או שהם נקראים גם מחולל מתח מסור;

- אותות צורה מיוחדים.

2) מהתדירות של התנודות שנוצרו (בתנאי):

- תדר נמוך (עד 100 קילו-הרץ);

- תדר גבוה (מעל 100 קילו-הרץ).

3) בשיטת העירור:

- עם עירור עצמאי (חיצוני);

- עם עירור עצמי (אוטוגנרטורים).

אוטוגנרטור - גנרטור מעורר עצמי, ללא השפעה חיצונית, הממיר את האנרגיה של מקורות אנרגיה לרטט מתמשך, למשל, מעגל רוטט.

איור 1 - דיאגרמת בלוקים של הגנרטור

מעגלי מחולל אלקטרוני (איור 1) בנויים על פי אותן סכמות כמו מגברים, רק לגנראטורים אין מקור אות כניסה, הוא מוחלף באות משוב חיובי (PIC). אנו מזכירים לכם שמשוב הוא העברה של חלק מאותות המוצא למעגל הקלט. צורת הגל הנדרשת מסופקת על ידי מבנה לולאת המשוב. כדי להגדיר את תדר התנודה, מעגלי מערכת ההפעלה בנויים על מעגלי LC או RC (התדר קובע את זמן טעינת הקבל).

האות שנוצר במעגל ה-PIC מופעל על כניסת המגבר, מוגבר בפקטור K ונשלח למוצא. במקרה זה, חלק מהאות מהמוצא מוחזר לכניסה דרך מעגל ה-PIC, שם הוא מוחלש על ידי גורם של K, מה שיאפשר שמירה על משרעת קבועה של אות המוצא של הגנרטור.

מתנדים עם עירור חיצוני עצמאי (מגברים סלקטיביים) הם מגברי הספק עם הטווח החלקי המתאים, שהקלט שלהם הוא אות חשמלי של מתנד. אלה. רק פס תדרים מסוים מוגבר.

גנרטורים RC

כדי ליצור גנרטורים בתדר נמוך, משתמשים בדרך כלל במגברים תפעוליים, כגון מעגל PIC, מעגלי RC מותקנים כדי לספק תדר נתון f0 של תנודות סינוסואידיות.

מעגלי RC הם מסנני תדר - מכשירים שמעבירים אותות בטווח תדרים מסוים ואינם עוברים לתחום הלא נכון.במקרה זה, דרך לולאת המשוב, המגבר מוזן בחזרה לכניסת המגבר, כלומר רק תדר מסוים או פס תדר מסוים מוגבר.

איור 2 מציג את הסוגים העיקריים של מסנני תדר ותגובת התדר שלהם (AFC). תגובת התדר מציגה את רוחב הפס של המסנן כפונקציה של התדר.

איור 2 - סוגי מסנני תדר ותגובת התדר שלהם

סוגי מסננים:

- מסננים במעבר נמוך (LPF);

- מסננים במעבר גבוה (HPF);

- מסנני פס מעבר (BPF);

- מסנני תדר חוסמים (FSF).

מסננים מאופיינים בתדר חיתוך fc שמעליו או מתחתיו יש הנחתה חדה של האות. פסי מעבר ומסנני דחייה מאופיינים גם ברוחב הפס IFP (RFP non-pass).

איור 3 מציג דיאגרמה של מחולל סינוסואידי. ההגבר הנדרש נקבע באמצעות מעגל OOS של נגדים R1, R2. במקרה זה, מעגל ה-PIC הוא מסנן פס פס. תדר התהודה f0 נקבע על ידי הנוסחה: f0 = 1 / (2πRC)

כדי לייצב את התדירות של התנודות שנוצרו, מהודי קוורץ משמשים כמעגל כוונון תדרים. מהוד קוורץ הוא לוח מינרלי דק המותקן במחזיק קוורץ. כפי שאתה יודע, קוורץ יש אפקט פיזואלקטרי, מה שמאפשר להשתמש בו כמערכת שווה ערך למעגל נדנוד חשמלי ובעלת תכונות תהודה. תדרי התהודה של לוחות קוורץ נעים בין קילו-הרץ בודדים לאלפי מגה-הרץ עם חוסר יציבות בתדר בדרך כלל בסדר גודל של 10-8 ומטה.

איור 3 - תרשים של מחולל גלי סינוס RC

מולטי ויברטורים הם גנרטורים אלקטרוניים אותות גל ריבועי.

המולטיוויברטור ברוב המקרים מבצע את הפונקציה של מתנד מאסטר שיוצר פולסי כניסת טריגר עבור צמתים ובלוקים עוקבים במערכת פעימה או פעולה דיגיטלית.

איור 4 מציג תרשים של מולטי ויברטור סימטרי מבוסס IOU. סימטרי - זמן הדופק של דופק מלבני שווה לזמן ההשהיה tpause = tpause.

ה-IOU מכוסה במשוב חיובי - מעגל R1, R2 הפועל באופן שווה בכל התדרים. המתח בכניסה הבלתי מסיטה קבוע ותלוי בהתנגדות הנגדים R1, R2. מתח הכניסה של המולטיוויברטור נוצר באמצעות OOS דרך מעגל ה-RC.

איור 4 - סכמטי של מולטיוויברטור סימטרי

רמת מתח המוצא משתנה מ-+Usat ל-Us ולהיפך.

אם מתח המוצא Uout = + Usat, הקבל נטען והמתח Uc הפועל על הכניסה ההפוכה גדל באופן אקספוננציאלי (איור 5).

עם השוויון Un = Uc, יחול שינוי חד במתח המוצא Uout = -Us, שיוביל לטעינת יתר של הקבל. כאשר השוויון -Un = -Uc מושג, המצב של Uout ישתנה שוב. התהליך חוזר על עצמו.

איור 5 - דיאגרמות תזמון עבור פעולת מולטיוויברטור

שינוי קבוע הזמן של מעגל ה-RC מביא לשינוי זמן טעינה ופריקה של הקבל, ומכאן תדר התנודה של המולטיוויברטור. בנוסף, התדירות תלויה בפרמטרי PIC ונקבעת על ידי הנוסחה: f = 1 / T = 1 / 2t ו- = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

אם יש צורך להשיג תנודות מלבניות אסימטריות עבור t ו-≠ tp, נעשה שימוש במולטי ויברטורים א-סימטריים, שבהם הקבל נטען מחדש במעגלים שונים עם קבועי זמן שונים.

ויברטור יחיד (מולטיוויברטורים ממתינים) מתוכנן ליצור פולס מתח מלבני באורך הנדרש כאשר הוא נחשף לפולס טריגר קצר בכניסה. Monovibrators נקראים לעתים קרובות ממסרי השהיית זמן אלקטרוניים.

יש עוד בספרות הטכנית. שמו של ה-one-shot הוא המולטיוויברטור הממתין.

למונווויברטור יש מצב יציב אחד לטווח ארוך, שיווי המשקל שבו הוא נמצא לפני הפעלת דופק ההדק. המצב השני האפשרי יציב באופן זמני. ה-univibrator נכנס למצב זה תחת פעולת דופק טריגר ויכול להיות בו לזמן מוגבל בטלוויזיה, ולאחר מכן הוא חוזר אוטומטית למצבו ההתחלתי.

הדרישות העיקריות למכשירי צילום בודדים הן היציבות של משך דופק הפלט ויציבות המצב ההתחלתי שלו.

מחוללי מתח ליניארי (CLAY) יוצרים אותות תקופתיים המשתנים באופן ליניארי (פולסי שן משור).

פעימות שן המסור מאופיינות על ידי משך מהלך העבודה tp, משך מהלך החזרה אל ומשרעת Um (איור 6, ב).

כדי ליצור תלות ליניארית של מתח בזמן, משתמשים לרוב במטען (או פריקה) של קבל עם זרם קבוע. הסכימה הפשוטה ביותר של CLAY מוצגת באיור 6, א.

כאשר הטרנזיסטור VT סגור, הקבל C2 נטען על ידי ספק הכוח למעלה דרך הנגד R2. במקרה זה, המתח בקבל ולכן במוצא גדל באופן ליניארי.כשפולס חיובי מגיע לבסיס, הטרנזיסטור נפתח והקבל מתפרק במהירות באמצעות ההתנגדות הנמוכה שלו, מה שמספק הפחתה מהירה של מתח המוצא לאפס - ולהיפך.

CLAY משמש בהתקני סריקת אלומה ב-CRT, בממירים אנלוגיים לדיגיטליים (ADC) והתקני המרה אחרים.

איור 6 - א) הסכימה הפשוטה ביותר להיווצרות מתח המשתנה ליניארי ב) דיאגרמת זמן של פעימות טריון.