Generator elektronik

Generator adalah alat elektronik yang mengubah energi sumber arus searah menjadi energi arus bolak-balik (osilasi elektromagnetik) dengan berbagai bentuk frekuensi dan daya yang diperlukan.

Generator elektronik yang digunakan dalam penyiaran radio, kedokteran, radar, adalah bagian dari konverter analog-ke-digital, sistem mikroprosesor, dll.

Tidak ada sistem elektronik yang lengkap tanpa generator internal atau eksternal yang menentukan kecepatan operasinya. Persyaratan dasar untuk generator — stabilitas frekuensi getaran dan kemampuan untuk menghilangkan sinyal dari mereka untuk digunakan lebih lanjut.

Klasifikasi generator elektronik:

1) sesuai dengan bentuk sinyal keluaran:

— sinyal sinusoidal;

— sinyal persegi panjang (multivibrator);

— sinyal voltase yang bervariasi secara linier (CLAY) atau disebut juga generator voltase gigi gergaji;

— sinyal bentuk khusus.

2) dari frekuensi osilasi yang dihasilkan (bersyarat):

— frekuensi rendah (hingga 100 kHz);

— frekuensi tinggi (di atas 100 kHz).

3) dengan metode eksitasi:

— dengan eksitasi independen (eksternal);

— dengan eksitasi sendiri (autogenerator).

Autogenerator - generator yang bersemangat sendiri, tanpa pengaruh eksternal, mengubah energi sumber energi menjadi getaran terus menerus, misalnya sirkuit getar.

Gambar 1 — Blok diagram generator

Sirkuit generator elektronik (Gambar 1) dibangun sesuai dengan skema yang sama dengan amplifier, hanya generator yang tidak memiliki sumber sinyal input, digantikan oleh sinyal umpan balik positif (PIC). Kami mengingatkan Anda bahwa umpan balik adalah transfer sebagian sinyal keluaran ke rangkaian masukan. Bentuk gelombang yang diperlukan disediakan oleh struktur loop umpan balik. Untuk mengatur frekuensi osilasi, sirkuit OS dibangun di atas sirkuit LC atau RC (frekuensi menentukan waktu isi ulang kapasitor).

Sinyal yang dihasilkan dalam rangkaian PIC diterapkan ke input amplifier, diperkuat oleh faktor K dan dikirim ke output. Dalam hal ini, bagian dari sinyal dari output dikembalikan ke input melalui sirkuit PIC, di mana ia dilemahkan oleh faktor K, yang memungkinkan mempertahankan amplitudo konstan dari sinyal output generator.

Osilator dengan eksitasi eksternal independen (penguat selektif) adalah penguat daya dengan rentang parsial yang sesuai, inputnya adalah sinyal listrik dari osilator. Ini. hanya pita frekuensi tertentu yang diperkuat.

generator RC

Untuk membuat generator frekuensi rendah biasanya digunakan penguat operasional, seperti rangkaian PIC, rangkaian RC dipasang untuk memberikan frekuensi tertentu f0 dari osilasi sinusoidal.

Sirkuit RC adalah filter frekuensi — perangkat yang melewatkan sinyal dalam rentang frekuensi tertentu dan tidak masuk ke rentang yang salah.Dalam hal ini, melalui loop umpan balik, penguat diumpankan kembali ke input penguat, yang berarti bahwa hanya frekuensi atau pita frekuensi tertentu yang diperkuat.

Gambar 2 menunjukkan jenis utama filter frekuensi dan respons frekuensi (AFC). Respons frekuensi menunjukkan bandwidth filter sebagai fungsi frekuensi.

Gambar 2 — Jenis filter frekuensi dan respons frekuensinya

Jenis filter:

— filter low-pass (LPF);

— filter high-pass (HPF);

— band pass filter (BPF);

— memblokir filter frekuensi (FSF).

Filter dicirikan oleh frekuensi cut-off fc di atas atau di bawah yang terdapat pelemahan sinyal yang tajam Passbands dan filter penolakan juga dicirikan oleh bandwidth IFP (RFP non-pass).

Gambar 3 menunjukkan diagram generator sinusoidal. Penguatan yang diperlukan diatur menggunakan rangkaian resistor OOS R1, R2. Dalam hal ini, rangkaian PIC adalah filter bandpass. Frekuensi resonansi f0 ditentukan dengan rumus: f0 = 1 / (2πRC)

Untuk menstabilkan frekuensi osilasi yang dihasilkan, resonator kuarsa digunakan sebagai rangkaian penyetelan frekuensi. Resonator kuarsa adalah pelat mineral tipis yang dipasang di dudukan kuarsa. Seperti yang Anda ketahui, kuarsa memiliki efek piezoelektrik, yang memungkinkan untuk menggunakannya sebagai sistem yang setara dengan rangkaian osilasi listrik dan memiliki sifat resonansi. Frekuensi resonansi pelat kuarsa berkisar dari beberapa kilohertz hingga ribuan MHz dengan ketidakstabilan frekuensi biasanya pada urutan 10-8 dan di bawahnya.

Gambar 3 — Diagram generator gelombang sinus RC

Multivibrator adalah generator elektronik sinyal gelombang persegi.

Multivibrator dalam banyak kasus menjalankan fungsi osilator master yang menghasilkan pulsa input pemicu untuk node dan blok berikutnya dalam sistem pulsa atau aksi digital.

Gambar 4 menunjukkan diagram multivibrator simetris berbasis IOU. Simetris — waktu pulsa dari pulsa persegi panjang sama dengan waktu jeda tpause = tpause.

IOU ditutupi oleh umpan balik positif — sirkuit R1, R2 bertindak sama pada semua frekuensi. Tegangan pada input non-defleksi adalah konstan dan bergantung pada resistansi resistor R1, R2. Tegangan input multivibrator dihasilkan menggunakan OOS melalui rangkaian RC.

Gambar 4 — Skema multivibrator simetris

Level tegangan keluaran berubah dari + Usat menjadi -Us dan sebaliknya.

Jika tegangan output Uout = + Usat, kapasitor diisi dan tegangan Uc yang bekerja pada input pembalik meningkat secara eksponensial (Gbr. 5).

Dengan persamaan Un = Uc, akan terjadi perubahan tajam pada tegangan keluaran Uout = -Us, yang akan mengakibatkan overcharging pada kapasitor. Ketika persamaan -Un = -Uc tercapai, keadaan Uout akan berubah lagi. Prosesnya berulang.

Gambar 5 — Diagram pengaturan waktu untuk pengoperasian multivibrator

Mengubah konstanta waktu rangkaian RC menghasilkan perubahan waktu pengisian dan pengosongan kapasitor, dan karenanya frekuensi osilasi multivibrator. Selain itu, frekuensi bergantung pada parameter PIC dan ditentukan dengan rumus: f = 1 / T = 1 / 2t dan = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

Jika perlu untuk mendapatkan osilasi persegi panjang asimetris untuk t dan ≠ tp, multivibrator asimetris digunakan, di mana kapasitor diisi ulang di sirkuit yang berbeda dengan konstanta waktu yang berbeda.

Sebuah vibrator tunggal (multivibrator menunggu) dirancang untuk membentuk pulsa tegangan persegi panjang dengan durasi yang diperlukan saat terkena pulsa pemicu pendek pada input. Monovibrator sering disebut relai waktu tunda elektronik.

Ada lebih banyak literatur teknis. nama one-shot adalah multivibrator yang menunggu.

Monovibrator memiliki satu kondisi tunak jangka panjang, kesetimbangannya sebelum pulsa pemicu diterapkan. Keadaan kedua yang mungkin adalah stabil sementara. Univibrator memasuki keadaan ini di bawah aksi pulsa pemicu dan dapat berada di dalamnya untuk waktu terbatas tv, setelah itu secara otomatis kembali ke keadaan semula.

Persyaratan utama untuk perangkat tembakan tunggal adalah stabilitas durasi pulsa keluaran dan stabilitas kondisi awalnya.

Generator tegangan linier (CLAY) membentuk sinyal periodik yang bervariasi secara linier (pulsa gigi gergaji).

Denyut gigi gergaji dicirikan oleh durasi langkah kerja tp, durasi langkah kembali ke dan amplitudo Um (Gambar 6, b).

Untuk membuat ketergantungan linier tegangan pada waktu, muatan (atau pelepasan) kapasitor dengan arus konstan paling sering digunakan. Skema CLAY paling sederhana ditunjukkan pada gambar 6, a.

Ketika transistor VT ditutup, kapasitor C2 diisi oleh catu daya Naik melalui resistor R2. Dalam hal ini, tegangan pada kapasitor dan karenanya pada keluaran meningkat secara linier.Ketika pulsa positif tiba di pangkalan, transistor terbuka dan kapasitor dengan cepat melepaskan melalui resistansi rendahnya, yang memberikan pengurangan cepat tegangan output ke nol — dan sebaliknya.

CLAY digunakan dalam perangkat pemindaian sinar di CRT, di konverter analog-ke-digital (ADC), dan perangkat konversi lainnya.

Gambar 6 — a) Skema paling sederhana untuk pembentukan tegangan yang berubah secara linier b) Diagram waktu pulsa trion.