Générateurs de signaux harmoniques LF. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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L'article décrit plusieurs générateurs basse fréquence simples réalisés sur la base d'un ampli-op, accordables par un filtre sélectif basé sur un pont de Wien ou un gyrateur et stabilisés en amplitude de signal. Les lecteurs trouveront des formules utiles pour calculer un circuit sélectif en fréquence et des informations sur les caractéristiques du fonctionnement des générateurs aux limites de la bande de fréquences de fonctionnement.

Dans les générateurs basse fréquence d'oscillations harmoniques, un pont de Wien est souvent utilisé et, beaucoup moins souvent, un gyrateur basse fréquence. L'oscillateur à pont de Wien est simple, mais il nécessite un double élément accordable - une résistance ou un condensateur. Le gyrateur, quant à lui, permet d'utiliser une seule résistance variable pour l'accord de fréquence. Pour obtenir un signal avec un coefficient de distorsion non linéaire d'environ 0.01%, dans les deux versions, des thermistances sont utilisées.

Sur la fig. 1 montre un schéma d'un générateur avec un pont de Wien.

Les deux bras dépendant de la fréquence du pont sont connectés à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel. Les deux autres bras sont connectés à l'entrée inverseuse. La tension de sortie est stabilisée par une thermistance à semi-conducteur de type PTM-2/0,5, couramment utilisée dans les générateurs industriels à pont de Wien. Une caractéristique de cet élément est sa faible consommation d'énergie: en mode stabilisation, une tension de 2 V tombe dessus à un courant de 0,5 mA. La tension de sortie du générateur est d'environ 3 V et ne change pratiquement pas lorsque la fréquence est accordée. La fréquence de génération est déterminée par l'expression

f=1/2(PI*R*C) [1] à R=R2=R4, C=C1=C3.

Pour régler la fréquence de génération, des résistances variables doubles ou des condensateurs variables sont utilisés.

La stabilité de l'amplitude du signal de l'oscillateur dépend en grande partie de la façon dont les deux éléments d'accord de fréquence changent de manière égale. Cependant, les résistances variables peuvent changer leur résistance au fil du temps. À cet égard, il est difficile d'obtenir la précision de réglage de la fréquence sur l'échelle pendant toute la période de fonctionnement. Les meilleurs résultats sont obtenus avec un double bloc de condensateurs variables (de préférence avec un diélectrique à air), dans lequel les sections sont shuntées avec des condensateurs ajustables pour égaliser la capacité initiale et limiter la plage d'accord en fréquence. En utilisant un bloc conventionnel de condensateurs variables, vous pouvez obtenir un chevauchement de fréquence décuplé dans une plage. Pour éviter une auto-excitation parasite du générateur aux hautes fréquences, un condensateur de correction C5 est introduit. Dans le même but, le signal de sortie est pris à travers la résistance de découplage R5. Un tel appareil peut générer des signaux d'une fréquence allant jusqu'à 500 kHz, cependant, à des fréquences supérieures à 100 kHz, sa distorsion non linéaire augmente en raison d'une diminution du gain et de l'apparition d'un déphasage dans l'amplificateur opérationnel. Aux fréquences les plus basses de la gamme audio, il y a une augmentation de la distorsion due à une inertie thermique insuffisante de la thermistance.

En cas de difficulté à acquérir une thermistance pour stabiliser l'amplitude, il est possible d'utiliser une ampoule à incandescence miniature (par exemple, type CMH-10). Cependant, le courant de sortie de l'amplificateur différentiel pour régler l'ampoule en mode stabilisation (lorsque son fil a une couleur rouge foncé) n'est pas suffisant, et un étage de sortie plus puissant est nécessaire. A cet effet, le générateur selon le schéma de la Fig. 2 introduit un émetteur suiveur.

Un générateur de signal harmonique de haute qualité avec un gyrateur a été décrit précédemment dans [2]. L'avantage du gyrateur est que lors de son utilisation, il n'est pas nécessaire de maintenir l'égalité des paramètres des éléments dans les circuits dépendant de la fréquence. Sur la fig. 3 montre un circuit générateur plus simple qui ne contient pas de thermistance stabilisatrice.

Néanmoins, l'amplitude de la tension de sortie dans ce générateur reste quasiment constante sur une large plage de fréquence. En effet, le gyrateur simule une inductance à faible perte à l'entrée du premier amplificateur qui, avec le condensateur C1, forme un circuit oscillant avec un facteur de qualité très élevé. La génération se produit en raison du circuit POS introduit dans le circuit du deuxième amplificateur (R7, R8, C5). Lorsque la génération se produit, la tension sur ce circuit augmente jusqu'à ce que le shunt du circuit augmente en raison d'une augmentation du courant d'entrée du premier amplificateur.En conséquence, en raison d'une diminution du facteur de qualité de ce circuit et de la profondeur de la POS, une nouvelle augmentation de l'amplitude d'oscillation est impossible. Le coefficient de distorsion non linéaire du signal dépend également de ces paramètres, par conséquent, dans un dispositif particulier, il peut être nécessaire d'optimiser les paramètres des éléments R7, R8, C5. La fréquence de génération dans un tel appareil avec un rapport de résistances R3 = R6 peut être calculée par la formule

f=1 /2*PI*[(R1+R5)*R2*Cl*C2]^1/2

Pour changer en douceur la fréquence du générateur, une résistance variable R1 est utilisée. en même temps, sa restructuration par 3-4 fois est possible. En choisissant la capacité des condensateurs C1 et C2, vous pouvez régler l'une ou l'autre plage de fréquence du générateur. Pour simplifier, nous devrions prendre С1=С2=С. Avec une capacité de 0,22 μF, la fréquence du signal est régulée dans la bande de 20 ... 70 Hz.

Si une double résistance variable est utilisée pour régler le générateur (le deuxième élément réglable peut être R3 ou R2), la fréquence peut être modifiée par 10 ... amplification. Le générateur fonctionne jusqu'à une fréquence d'environ 20 kHz avec une augmentation du coefficient de distorsion non linéaire à une fréquence maximale pouvant atteindre 8 %.

Tension d'alimentation des générateurs - ±15V.

littérature

1. Horowitz P., Hill W. L'art des circuits - M: Mir, 1993.
2. Petin G. L'utilisation d'un gyrateur dans les circuits d'amplificateurs et de générateurs résonnants - Radio, 1996, n°11. Avec. 33, 34.

Auteur : G. Petin, Rostov-sur-le-Don

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