Застосування гіратора в резонансних підсилювачах та генераторах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

 Коментарі до статті

При розробці низькочастотних резонансних підсилювачів та генераторів гармонійних коливань конструктори зазвичай намагаються обійтися без трудомістких у виготовленні котушок індуктивності. Найчастіше в цих випадках вони застосовують міст Вина, що дозволяє побудувати квазірезонансний пристрій, використовуючи тільки частотно-залежні RC-ланцюги. Однак поряд з таким незаперечним достоїнством, як простота, конструкції на базі мосту Вина мають, на жаль, істотний недолік. Вони є надзвичайно чутливими до найменшого розбалансу параметрів елементів мосту. Щоб обійти цей недолік, автор статті пропонує замість мосту Вина використовувати LC-контур на базі штучної котушки індуктивності, що реалізується за допомогою електронного пристрою, званого в радіотехніці гіратором. Хоча схеми резонансних підсилювачів і генераторів гармонійних коливань у разі ускладнюються, вони дозволяють отримати стабільніші результати.

Застосування в радіоаматорських конструкціях гіратора, схема якого наведена у [1], дуже зручно. На жаль, у першоджерелі цей пристрій описано тільки в загальних рисах і багато його позитивних властивостей зовсім не розкрито. Немає прикладів практичного використання гіратора.

Принципова схема гіратора наведено на рис. 1.

Теоретичний аналіз його показує, що з ідеальних операційних підсилювачах (ОУ) вхідний опір гіратора Zвх носить суто індуктивний характер. Причому величина індуктивності визначається наступним співвідношенням:

Zвх = Lвх = R1 * R2 * R4 * C1 / R3, де R - Ом; С – нФ; L – Гн.

Однак, оскільки коефіцієнт посилення реальних ОУ не нескінченний, які посилення падає зі зростанням частоти, в створюваної гіратором індуктивності з'являються втрати і добротність її знижується. Якщо прийняти R1=R2=R, R3=R4=r і wRC1=1, добротність можна розрахувати за такою формулою: Q=K0/(2+2K0f/fв), де Ко - коефіцієнт посилення ОУ; f і fв - робоча частота і частота, де коефіцієнт посилення ОУ зменшується в 1,41 раз. Так як К0 зазвичай дуже великий, на низьких частот можна отримати дуже високі значення добротності.

Якщо до такої штучної котушки індуктивності підключити конденсатор, утворений ними коливальний контур можна використовувати в резонансних підсилювачах і генераторах гармонійних коливань. Схема одного з підсилювачів з паралельним коливальним контуром показано на рис. 2.

На низьких частотах, коли K0f/fв << 1 (а тільки цей випадок і буде надалі розглядатися), резонансна частота такого контуру f0=(R3/R1*C1*R2*R4*C2)1/2 /(2*PI ). добротність Q=R0(R3*C1/R1*R2*R4*C2)1/2, смуга пропускання df=1/2PI*R0*C1. Коефіцієнт посилення всього підсилювального тракту Км=2.

Як випливає із співвідношення, для визначення резонансної частоти крім одиночних та здвоєних конденсаторів змінної ємності її можна перебудовувати одиночними та здвоєними змінними резисторами. Застосування здвоєних елементів дозволяє отримати значно ширший діапазон перебудови, а використання одиночних елементів зручніше конструктивно. Великий діапазон перебудови можна отримати, якщо функції перебудови частоти буде виконувати змінний резистор, включений замість постійних резисторів R3 і R4. Однак у цьому випадку вихідний сигнал слід знімати з двигуна цього резистора, інакше коефіцієнт посилення напруги залежатиме від частоти перебудови.

У підсилювачі схема якого наведена на рис. 3, використовується послідовний коливальний контур.

І тут на резонансної частоті різко збільшується коефіцієнт посилення. Замість двох він стає рівним Км = 2Q. Добротність визначатиметься співвідношенням:

Q = (R1*R2*R4*C2/R3*С1)^1/2/ R0.

Коефіцієнт посилення підсилювача не залежатиме від частоти, якщо для її перебудови використовувати здвоєний конденсатор змінної ємності, проте смуга пропускання змінюватиметься.

На базі резонансного підсилювача з паралельним контуром можна легко побудувати режекторний підсилювач (рис. 2). Оскільки в резонансному підсилювачі на резонансній частоті сигнал на вході, що інвертує, ОУ DA4 дорівнює вхідному сигналу, достатньо з першого сигналу відняти другий, щоб отримати відсутність вихідного. Операцію віднімання виконує ОУ DA1. Забезпечити нульову різницю сигналів на інших частотах не вдасться.

Для перетворення резонансного підсилювача на генератор гармонійних коливань необхідно компенсувати втрати енергії в коливальному контурі [2]. У генераторах, схеми яких показано на рис. 5 і 6 компенсація досягнута введенням в контур регульованого негативного опору. У генераторі (рис. 5) його функції виконує дільник напруги, що складається із постійного резистора R6 та напівпровідникового термістора R5. Зі зростанням амплітуди напруги, що генерується, температура термістора буде збільшуватися і опір його почне падати. В результаті негативний опір, що вноситься їм в коливальний контур, буде зменшуватися і таким чином стабілізувати генерується генератором напруга. Підбором опору резистора R6 можна досягти максимальної стабілізуючої дії термістора.

Як останній найкраще використовувати прилади, призначені для стабілізації режиму роботи генераторів гармонійних коливань з мостом Вина, наприклад, вказаний на схемі термістор ПТМ2/0.5. Якщо ж такий термістор дістати не вдасться, можна використовувати термістори, що застосовуються у вимірювачах потужності, або виконати генератор за схемою, наведеною на рис. 6. У цьому генераторі функції стабілізації виконує надмініатюрна сигнальна лампа розжарювання СМН. Такі лампи широко застосовувалися у старих обчислювальних машинах. Стабілізація режиму роботи генератора може бути досягнута лише в тому випадку, коли нитка розжарювання лампи буде розігріта до червоного кольору. Однак звичайний ОУ такий струм забезпечити не зможе, тому до генератора довелося ввести підсилювач струму на транзисторі КТ603Б.

Розглянуті тут пристрої стабілізації напруги, що генеруються, цілком ефективні. Досить сказати, що при зміні змінним резистором частоти генерації в п'ять разів величина напруги, що генерується, змінювалася не більше ніж на 1%. Коефіцієнт нелінійних спотворень у діапазоні звукових частот не перевищував 0,1 % і збільшувався на нижчих і більш високих частотах У першому випадку - через недостатню теплову інерцію термістора або лампочки, а в другому - внаслідок зниження добротності контуру з гіратором як штучна індуктивність .

література

1. Хоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки. Т. 1. - М: Світ, 1993, с. 297.
2. Петін Г. П. Транзисторні підсилювачі, генератори та стабілізатори. - М: Енергія, 1978.

Автор: Г.Пєтін, м.Ростов-на-Дону

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Нова технологія 3D-друку складних об'єктів на основі целюлози 05.04.2020 Група дослідників Швейцарської вищої технічної школи Цюріха знайшла спосіб обробки целюлози за допомогою 3D-друку, щоб створювати об'єкти практично необмеженої складності, що містять велику кількість целюлози. Нова технологія поєднує метод прямого рукописного друку (DIW) та процес ущільнення матеріалу, який дозволяє збільшити вміст целюлози у надрукованому об'єкті до 27%. Спочатку вчені надрукували предмет за допомогою "водного чорнила". До складу чорнила входить лише вода, в якій були розмішані частинки целюлози та волокна розміром кілька сотень нанометрів. Вміст целюлози становить від шести до 14% всього обсягу чорнила. Потім надрукований предмет вчені помістили до ванни з органічними розчинниками. Оскільки целюлоза не любить органічні розчинники, її частинки прагнуть прилипнути один до одного. Так частинки целюлози ущільнюються та осаджуються у предметі. На наступному етапі дослідники занурили об'єкти в розчин, що містить світлочутливий пластиковий прекурсор (так званий "попередник" пластику, речовина, з якої пластик одержують). Коли розчинник видалили випарюванням, пластикові прекурсори проникли до каркасу предмета на основі целюлози. Щоб прекурсори перетворилися на твердий пластик, на надрукований предмет направили ультрафіолетове світло. Це дозволило отримати композиційний матеріал із вмістом целюлози вище 27%: тобто вміст частинок целюлози збільшився з 6-14% до 27%. Залежно від типу пластикового прекурсора вони можуть регулювати механічні властивості друкованих об'єктів: наприклад, еластичність або міцність. Це дозволяє створювати тверді чи м'які деталі. Використовуючи цей метод, дослідники змогли виготовити різні композитні об'єкти, у тому числі дуже тендітні: наприклад, "скульптуру" полум'я завтовшки всього один міліметр. Є у технології один недолік: ущільнення надрукованих деталей з товщиною стінки більше п'яти міліметрів призводить до спотворення структури, оскільки поверхня об'єкта, що ущільнює, стискається швидше, ніж його ядро. З нового матеріалу в майбутньому можна буде робити, наприклад, упаковку та навіть хрящові імплантати. Ця технологія також може становити інтерес для автомобільної промисловості. Японські автомобілебудівники вже створили прототип спортивного автомобіля, для якого деталі кузова виготовлені майже повністю із матеріалів на основі целюлози.

Інші цікаві новини:

▪ Full HD КМОП-матриця для промислового застосування

▪ Ультразвук лікує перелом

▪ Телескопічна лінза для очей

▪ Ігрова платформа для віртуальних ігор Virtuix Omni

▪ Кремнії форматує білки

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Зарядні пристрої, акумулятори, батарейки. Добірка статей

▪ стаття Бачити сучок у чужому оці і не бачити колоди у своєму. Крилатий вислів

▪ стаття Які чіпси компанія, що виробляє їх, безуспішно вимагала не вважати чіпсами? Детальна відповідь

▪ стаття Газотермічне та електродугове нанесення покриттів. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Перетворювачі енергії (інвертори) для сонячної батареї чи вітрогенератора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Електрохімічне свердло - із медичного шприца. Хімічний досвід

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024