7. Generatory LC 7.1. Wstęp Generator Wzmacniacz YL YG Zasilanie IG

Prezentacja na temat: "7. Generatory LC 7.1. Wstęp Generator Wzmacniacz YL YG Zasilanie IG"— Zapis prezentacji:

1 7. Generatory LC 7.1. Wstęp Generator Wzmacniacz YL YG Zasilanie IG
Rys Wzmacniacze a generatory

2 7.2.Klasyfikacja generatorów
Podział ze względu na kształt drgań : - generatory drgań sinusoidalnych, - generatory drgań niesinusoidalnych (prostokątnych, trójkątnych, impulsowych) Podział generatorów sinusoidalnych : a) ze względu na stawiane im wymagania : - generatory częstotliwości (duża stałość częstotliwości, bez konieczności dbania o ich sprawność energetyczną), - generatory mocy (duża moc wyjściowa, duża sprawność), b) ze względu na rozwiązania układowe i sposób pracy elementu aktywnego - generatory sprzężeniowe (generatory LC, RC, układy ze stabilizacją piezo- elektryczną), w których element aktywny objęty jest pętlą dodatniego sprzę- żenia zwrotnego, - generatory dwójnikowe (generatory z elementami o ujemnej rezystancji)

3 7.3. Parametry generatorów :
- bezwzględna niestałość częstotliwości gdzie : f0 - częstotliwość na początku obserwacji, f(t) - częstotliwość w chwili t obserwacji. - względna niestałość częstotliwości - średnia niestałość częstotliwości w okresie T

4 7.4.Warunki generacji drgań generatorów sprzężeniowych
EG K YL U1 β Σ U2 Uz Rys Generator jako układ ze sprzężeniem zwrotnym

5 (7.4.1) (7.4.2) (7.4.3) (7.4.4)

6 (7.4.5) (7.4.6)

7 Rys.7.4.2. Wzbudzanie się drgań w generatorze
U1 U1 (a) miękkie (b) twarde U2 S (c) Z automatyczną polaryzacją U1 Rys Wzbudzanie się drgań w generatorze

8 K β 7.5. Warunki generacji w generatorach „trójpunktowych”
z tranzystorem unipolarnym K YL β X3 X1 X2 T Rys Ogólny schemat generatora trójpunktowego

9 K YL β L C1 C2 Generator Colpittsa Generator Hartleya K YL β C L1 L2 K YL β M K C Generator Meissnera YL β L2-M L1-M M C Rys Praktyczne realizacje schematu generatora trójpunktowego

10 7.5.1. Uwzględnienie strat w obwodzie LC w generatorach trójpunktowych
X1 X3 X2 X1 X3 X2 G0’ Rys Transformacja rezystancji strat obwodu LC ( ) X1 + X2 +X3 = 0 G0’ = ? ( ) ( )

11 K β Rys. 7.5. 1.1. Schemat generatora trójpunktowego z transformowaną
gmUGS UGS GL gDS X3 X1 X2 G0/m2 β Rys Schemat generatora trójpunktowego z transformowaną rezystancją strat obwodu LC

12 K β 7.5. 1.2. Schemat generatora trójpunktowego z rezystancją strat
GL β X3 X1 X2 U1 = UGS gDS gmUGS G0/m2 U2 Uz Schemat generatora trójpunktowego z rezystancją strat obwodu LC przeniesioną do obciążenia

13 ( ) ( ) ( )

14 ( ) ( ) ( )

15 7.5.2. Generatory Colpitssa i Hartleya
Warunek amplitudy dla generatora Colpitssa ( ) Warunek amplitudy dla generatora Hartleya ( )

16 Warunek fazy dla generatora Colpitssa
( ) Warunek fazy dla generatora Hartleya ( )

17 K β 7.5.3. Warunki generacji w generatorach „trójpunktowych”
z tranzystorem bipolarnym (s.110) K YL β X3 X1 X2 T G0 Rys Generator trójpunktowy z tranzystorem bipolarnym

18 K β Rys. 7.5.3.2. Schemat zastępczy generatora trójpunktowego
gmUBE UBE gwe GL gCE X3 X1 X2 β G’0 = G0/m2 Rys Schemat zastępczy generatora trójpunktowego z tranzystorem bipolarnym

19 K β Rys. 7.5.3.3. Generator trójpunktowy z transformowaną
gmUBE UBE GL gCE X3 X1 X2 g’we = gwe/(m 1)2 β G’0 = G0/m2 Rys Generator trójpunktowy z transformowaną konduktancją wejściową tranzystora bipolarnego

20 K β Rys. 7.5.3.4. Generator trójpunktowy z tranzystorem bipolarnym
gmUBE GL UBE U2 gCE G’0 = G0/m2 g’we = gwe/(m1)2 X3 X1 X2 β Rys Generator trójpunktowy z tranzystorem bipolarnym i transformowanymi kondunktancjami do obciążenia

21 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

22 K β 7.6. Generatory Meissnera, Clappa i Kühna-Hutha
GL p22 U2 β M C n1 Uz n p1 G0 p1=Uz/U2 = n1/n p2=UL/U2 = n2/n Rys Schemat generatora Meissnera z tranzystorem unipolarnym

23 ( ) ( ) Tranzystor unipolarny Tranzystor bipolarny ( ) Tranzystor unipolarny ( ) Tranzystor bipolarny ( ) ( ) ( )

24 YL β L C1 C2 C3 K YL β C L1 L2 K C1 C2 Lz1 Lz2 Lz Rys Generator Clappa Rys Generator Kühna-Hutha

25 7.7. Zasilanie generatorów LC
Typowe układy zasilania generatorów LC : szeregowe, równolegle przez dławik w.cz., zasilanie od strony emitera lub źródła tranzystora W układzie zasilania szeregowego, składowa stała prądu zasilania tranzystora płynie przez cewkę obwodu rezonansowego. W układzie zasilania równoległego, składowa stała prądu zasilania tranzystora nie płynie przez cewkę obwodu rezonansowego, lecz przez dodatkowy element - dławik w.cz. Ten rodzaj zasilania jest szczególnie preferowany w generatorach dużej mocy.

26 Rys. 7.7.1. Zasilanie szeregowe generatora Hartleya
+VCC L2 L1 RB2 C Cb RB1 Rys Zasilanie szeregowe generatora Hartleya

27 Rys. 7.7.2. Zasilanie równoległe generatora Hartleya
+VCC LD RB2 Dławik w.cz. Cb2 C L2 Cb1 L1 RB1 Rys Zasilanie równoległe generatora Hartleya

28 Rys. 7.7.3. Zasilanie od strony emitera generatora Hartleya
C L2 Ce Cb RB2 RB1 RE -VEE Rys Zasilanie od strony emitera generatora Hartleya

29 7.8. Poprawka liniowa i poprawka nieliniowa częstotliwości
Liniową poprawką częstotliwości nazywamy odchylenie generowanej częstotliwości f0 spowodowane oddziaływaniem obciążenia, strat elementów układu oraz elementów pasożytniczych zaburzających bilans mocy urojonej w układzie oraz zmianę przesunięcia fazy sygnału zwrotnego względem fazy sygnału wyjściowego. Poprawka ta występuje we wszystkich typach generatorów. Na przykład dla generatora Colpittsa mamy : (7.8.1) (7.8.2) gdzie

30 Nieliniową poprawką częstotliwości nazywamy odchylenie generowanej
częstotliwości f0 spowodowane obecnością częstotliwości harmonicznych w przebiegu wyjściowym generatora, będących efektem nieliniowości elementu aktywnego. Występowanie częstotliwości harmonicznych spowodowane nieliniowościami elementu aktywnego narusza bilans mocy biernych. W związku z czym częstotliwość podstawowa musi zmaleć tak, aby dla częstotliwości podstawowej obwód miał charakter indukcyjny. Na przykład dla generatora Colpittsa nieliniowa poprawka częstotliwości wynosi : (7.8.3)

31 Rys. 7.9.1. Schemat zastępczy kwarcu
7.9. Generatory kwarcowe Wstęp CS RS L X CO Rys Schemat zastępczy kwarcu ( ) ( )

32 K β β 7.9.2. Układy generatorów kwarcowych, w których kwarc pracuje
jako zastępcza indukcyjność LZ K K YL YL β β C1 C2 C L2 LZ LZ Układ Colpitssa-Pierce’a Układ Hartleya-Pierce’a Rys Układy generatorów kwarcowych

33 Rys. 7.9.2.2. Układ generatora kwarcowego z układami bramkowymi
ESS ESS CMOS CMOS UWY 100 kOhm 10 MOhm C1 (30pF) C2 (30pF) Układ Colpitssa-Pierce’a Rys Układ generatora kwarcowego z układami bramkowymi

34 7.9.3. Układy generatorów kwarcowych, w których kwarc pracuje
jako selektywny element sprzęgający UWY Rys Generatory kwarcowe w tzw. układach aperiodycznych Generator Buttlera-Colpitssa Generator Buttlera-Hartleya