전자 발전기

발전기는 직류 소스의 에너지를 다양한 형태의 필요한 주파수 및 전력을 사용하여 교류 에너지(전자기 발진)로 변환하는 전자 장치입니다.

라디오 방송, 의학, 레이더에 사용되는 전자 발전기는 아날로그-디지털 변환기, 마이크로프로세서 시스템 등의 일부입니다.

작동 속도를 결정하는 내부 또는 외부 발전기 없이는 전자 시스템이 완전하지 않습니다. 발전기의 기본 요구 사항 - 진동 주파수의 안정성 및 추가 사용을 위해 신호를 제거하는 기능.

전자 발전기의 분류:

1) 출력 신호의 형태에 따라:

- 정현파 신호;

- 직사각형 신호(멀티바이브레이터)

- 선형적으로 변화하는 전압 신호(CLAY) 또는 톱니파 전압 발생기라고도 합니다.

- 특별한 형태의 신호.

2) 생성된 진동의 주파수에서(조건부):

- 저주파(최대 100kHz)

- 고주파(100kHz 이상).

3) 여기 방법:

- 독립적인(외부) 여자;

- 자기 여기(자동 발전기)가 있는 경우.

자동 발전기 - 외부 영향 없이 자체 여기 발전기로, 예를 들어 진동 회로와 같이 에너지원의 에너지를 연속 진동으로 변환합니다.

그림 1 - 생성기의 블록 다이어그램

전자 발전기 회로(그림 1)는 증폭기와 동일한 방식에 따라 구축되며 발전기에만 입력 신호 소스가 없으며 포지티브 피드백 신호(PIC)로 대체됩니다. 피드백은 출력 신호의 일부를 입력 회로로 전송하는 것임을 알려드립니다. 필요한 파형은 피드백 루프 구조에서 제공됩니다. 발진 주파수를 설정하기 위해 OS 회로는 LC 또는 RC 회로에 구축됩니다(주파수는 커패시터 재충전 시간을 결정함).

PIC 회로에서 생성된 신호는 증폭기의 입력에 인가되고 K배로 증폭되어 출력으로 보내진다. 이 경우 출력 신호의 일부는 PIC 회로를 통해 입력으로 반환되며 여기에서 K 계수로 감쇠되어 생성기 출력 신호의 일정한 진폭을 유지할 수 있습니다.

독립적인 외부 여기가 있는 발진기(선택적 증폭기)는 해당 부분 범위가 있는 전력 증폭기이며 입력은 발진기의 전기 신호입니다. 이것들. 특정 주파수 대역만 증폭됩니다.

RC 발전기

저주파 생성기를 생성하기 위해 일반적으로 PIC 회로와 같은 연산 증폭기가 사용되며 RC 회로는 정현파 진동의 주어진 주파수 f0을 제공하기 위해 설치됩니다.

RC 회로는 특정 주파수 범위의 신호를 통과시키고 잘못된 범위로 통과하지 않는 장치인 주파수 필터입니다.이 경우 피드백 루프를 통해 증폭기가 증폭기의 입력으로 피드백되는데, 이는 특정 주파수 또는 주파수 대역만 증폭된다는 것을 의미합니다.

그림 2는 주파수 필터의 주요 유형과 해당 주파수 응답(AFC)을 보여줍니다. 주파수 응답은 필터의 대역폭을 주파수의 함수로 보여줍니다.

그림 2 - 주파수 필터 유형 및 주파수 응답

필터 유형:

- 저역 통과 필터(LPF)

- 고역 통과 필터(HPF)

- 대역 통과 필터(BPF)

- 차단 주파수 필터(FSF).

필터는 신호의 급격한 감쇠가 있는 위 또는 아래의 차단 주파수 fc로 특징지어지며, 통과대역 및 거부 필터는 IFP(RFP 비통과) 대역폭으로도 특징지어집니다.

그림 3은 정현파 발생기의 다이어그램을 보여줍니다. 필요한 이득은 저항 R1, R2의 OOS 회로를 사용하여 설정됩니다. 이 경우 PIC 회로는 대역 통과 필터입니다. 공진 주파수 f0는 다음 공식으로 결정됩니다. f0 = 1 / (2πRC)

생성된 진동의 주파수를 안정화하기 위해 수정 공진기가 주파수 동조 회로로 사용됩니다. 석영 공진기는 석영 홀더에 장착된 얇은 광물판입니다. 아시다시피 석영은 압전 효과, 전기 발진 회로와 동등하고 공진 특성을 갖는 시스템으로 사용할 수 있습니다. 석영판의 공진 주파수 범위는 수 킬로헤르츠에서 수천 MHz이며 일반적으로 주파수 불안정성은 10-8 이하 정도입니다.

그림 3 - RC 사인파 발생기의 다이어그램

멀티바이브레이터는 전자 발전기입니다. 구형파 신호.

대부분의 경우 멀티바이브레이터는 펄스 또는 디지털 동작 시스템의 후속 노드 및 블록에 대한 트리거 입력 펄스를 생성하는 마스터 발진기의 기능을 수행합니다.

그림 4는 IOU 기반 대칭 멀티바이브레이터의 다이어그램을 보여줍니다. 대칭 — 직사각형 펄스의 펄스 시간은 일시 중지 시간 tpause = tpause와 같습니다.

IOU는 포지티브 피드백(모든 주파수에서 동일하게 작동하는 R1, R2 회로)으로 덮여 있습니다. 비 편향 입력의 전압은 일정하며 저항 R1, R2의 저항에 따라 달라집니다. 멀티 바이브레이터의 입력 전압은 RC 회로를 통해 OOS를 사용하여 생성됩니다.

그림 4 — 대칭형 멀티바이브레이터의 개략도

출력 전압 레벨은 + Usat에서 -Us로 또는 그 반대로 변경됩니다.

출력 전압 Uout = + Usat이면 커패시터가 충전되고 반전 입력에 작용하는 전압 Uc는 기하급수적으로 증가합니다(그림 5).

Un = Uc가 같으면 출력 전압 Uout = -Us에 급격한 변화가 발생하여 커패시터가 과충전됩니다. 평등 -Un = -Uc에 도달하면 Uout의 상태가 다시 변경됩니다. 과정이 반복됩니다.

그림 5 - 멀티바이브레이터 작동을 위한 타이밍 다이어그램

RC 회로의 시정 수를 변경하면 변경됩니다. 커패시터의 충전 및 방전 시간, 따라서 멀티 바이브레이터의 발진 주파수. 또한 주파수는 PIC 매개변수에 따라 다르며 공식에 의해 결정됩니다. f = 1 / T = 1 / 2t 및 = 1 / [2 ln(1 + 2 R1 / R2)]

t 및 ≠ tp에 대해 비대칭 직사각형 진동을 얻어야 하는 경우 커패시터가 다른 시정수를 가진 다른 회로에서 재충전되는 비대칭 멀티바이브레이터가 사용됩니다.

단일 진동기(대기 멀티바이브레이터)는 입력에서 짧은 트리거 펄스에 노출될 때 필요한 지속 시간의 직사각형 전압 펄스를 형성하도록 설계되었습니다. 모노바이브레이터는 종종 전자 시간 지연 릴레이라고 합니다.

기술 문서에는 더 많은 내용이 있습니다. 원샷의 이름은 기다리고 있는 멀티바이브레이터.

모노바이브레이터는 트리거 펄스가 적용되기 전의 평형 상태인 하나의 장기 정상 상태를 가집니다. 두 번째 가능한 상태는 일시적으로 안정적입니다. 유니바이브레이터는 트리거 펄스의 작용으로 이 상태에 들어가고 제한된 시간 tv 동안 있을 수 있으며 그 후에 자동으로 초기 상태로 돌아갑니다.

싱글 샷 장치의 주요 요구 사항은 출력 펄스 지속 시간의 안정성과 초기 상태의 안정성입니다.

선형 전압 발생기(CLAY)는 선형으로 변하는 주기적 신호(톱니 펄스)를 형성합니다.

톱니파 펄스는 작업 스트로크의 지속 시간 tp, 복귀 스트로크의 지속 시간 및 진폭 Um으로 특징지어집니다(그림 6, b).

시간에 따른 전압의 선형 의존성을 생성하기 위해 정전류 커패시터의 충전(또는 방전)이 가장 자주 사용됩니다. CLAY의 가장 간단한 구성은 그림 6, a에 나와 있습니다.

트랜지스터 VT가 닫히면 커패시터 C2는 저항 R2를 통해 전원 Up에 의해 충전됩니다. 이 경우 커패시터와 출력의 전압은 선형적으로 증가합니다.포지티브 펄스가 베이스에 도달하면 트랜지스터가 열리고 커패시터는 낮은 저항을 통해 빠르게 방전되어 출력 전압을 0으로 또는 그 반대로 빠르게 감소시킵니다.

CLAY는 CRT의 빔 스캐닝 장치, ADC(아날로그-디지털 변환기) 및 기타 변환 장치에 사용됩니다.

그림 6 — a) 선형으로 변화하는 전압을 형성하는 가장 간단한 방식 b) 트리온 펄스의 시간 다이어그램.