Генераторы синусоидальных колебаний
Любой генератор состоит из усилителя и цепи положительной обратной связи. Структурная схема генератора представлена на рис. 14.12.
Рис. 14.12
За счет влияния цепи обратной связи на делитель на его выходе появляется напряжение даже при отсутствии напряжения на входе, т.е. происходит самовозбуждение делителя и превращение его в генератор.
Чтобы на выходе генератора получить периодические колебания заданной частоты, в цепь его обратной связи необходимо включить колебательный контур, настроенный на данную частоту. В зависимости от состава элементов контура автогенераторы бывают LC и RC-типов (рис. 14.13).
а) б)
Рис. 14.13
Схема LC -генератора (рис.14.13 а) объединяет однокаскадный
делитель на транзисторе VT и колебательный контур LC, включенный в цепь положительной
обратной связи генератора. Подбором L и C устанавливают требуемую частоту колебаний
.
После включения источника
питания 
в контуре LC возникают колебания и переменный ток базы
усиливается транзистором. Протекающий
через катушку ток коллектора 
создает на ней падение напряжения, которое в противофазе
(вследствие встречного включения катушек 
и 
) за счет индуктивной связи между катушками подается в
колебательный контур. Амплитуда колебаний постепенно возрастает до определенного
значения (насыщения транзистора) и в дальнейшем не изменяется.
Недостатком рассмотренной схемы генератора является большое влияние температуры на амплитуду и частоту вырабатываемых напряжений. Поэтому часто эти схемы дополняют элементами, стабилизирующими параметры генерируемых напряжений.
Для получения периодических напряжений низкой частоты (от долей герца до нескольких килогерц) целесообразно в генераторе вместо LC контура использовать RC-цепь (рис. 14.13 б).
Эта замена упрощает конструкцию и снижает массу генератора. В отличие от LC-генератора в этой схеме положительная обратная связь образована частотно-зависимой RC-цепью. Если выходное напряжение генератора, снимаемое с коллектора транзистора, подать непосредственно на вход усилителя (на базу транзистора), то создается отрицательная обратная связь.
Чтобы получить одинаковые фазы выходного и входного напряжений, необходимо напряжение на RC-цепи сдвинуть на 180°. Это осуществляют тремя RC-элементами, каждый из которых позволяет получить фазовый сдвиг на 60°. Несмотря на усложнение схемы генератора, она проста в реализации, особенно для низких частот, так как не требует индуктивных катушек, имеющих большие габариты и массу.
Мультивибраторы
Генератор, представляющий собой двухэлементный усилитель с емкостной связью, выход которого соединен с входом, называют мультивибратором.
Мультивибраторы бывают симметричные, если транзисторы VT1 и VT2 (рис. 14.14) и аналогичные элементы схемы каждого усилителя одинаковы, и несимметричным, если эти условия не выполняются.
Рис. 14.15
Транзисторы в данной схеме работают в ключевом режиме. Мультивибратор может иметь два состояния равновесия. В одном из них транзистор VT1 полностью открыт, а транзистор VT2 закрыт (состояние отсечки). В другом –наоборот, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 открыт (режим насыщения). Каждое из этих состояний неустойчиво Когда отрицательный потенциал базы закрытого транзистора при зарядке соответствующего конденсатора достигает потенциала источника питания, равновесие нарушается, закрытый транзистор открывается, а открытый, наоборот, закрывается. Мультивибратор переходит в новое состояние равновесия. Временная диаграмма работы мультивибратора показана на рис. 14.15.
Мультивибраторы, работающие в автоколебательном режиме, используют в электронных устройствах в качестве задающих генераторов и делителей частоты.
Широкое распространение получили мультивибраторы, построенные на основе интегральных операционных усилителей и компараторов. Они характеризуются сравнительно высокой стабильностью работы.
Простейшая схема мультивибратора на основе ОУ показана на рис. 14.16.
Мультивибратор охвачен обратной связью через делитель R1,
R2, а времязадающая RC-цепь подключена к инвертирующему вводу. Амплитуда выходного
сигнала и длительность импульсов данной схемы зависит от напряжения источника
питания и температуры. Эти недостатки можно исключить, дополнив схему диодным
ограничителем на стабилитронах.
Рис. 14.16
