Upload
others
View
87
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 2
7. Генератор7.1. Автогенераторын сэргэх нөхцөл
7.2. RC генератор
– Фаз шилжүүлэх RC хэлхээ бүхий генератор
– Давтамжийн сонголттой RC хэлхээ бүхий
генератор: Вин-Робинсоны ба давхар Т
гүүртэй
7.3. LC генератор
– Колпиц ба Клапп генератор
– Хартле генератор
– Армстрон генератор
Релаксацын генератор
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 3
7.1. Автогенераторын сэргэх
нөхцөл
Автогенератор гэж юу вэ?
Автогенераторын ангилал
Өөрөө сэргэх үзэгдэл
Сэргэх нөхцөл
– Далайцын нөхцөл
– Фазын нөхцөл
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 4
ГенераторГенератор янз бүрийн параметртэй, төрөл бүрийн хэлбэрийн цахилгаан дохиог үүсгэнэ
Өсгүүрээс ялгаатай нь хэлбэлзлийн давтамж ба далайц түүний хэлхээний параметрүүдээр тодорхойлогддог
Өөрөө сэргэдэг нь автогенератор юм
Гадны үйлчлэлгүйгээр хэлбэлзэл үүсгэнэ
Тогтмол гүйдлийн үүсгүүрийн энергийг үелсэн цахилгаан хэлбэлзлийн энергид хувиргана
Сэргэлтийн төрлүүд: – Гэдрэг холбоогоор
– Сөрөг дифференциал эсэргүүцлийн улмаас
– Параметр сэргэлт
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 5
Гадны сэргэлттэй генератор
Далайц нь их байх горимд ажилладаг резонансын өсгүүр
Гүйдлийн хэрчилттэй ажилладаг
Гүйдэл нь үелсэн синусоид импульс
Ачаалал нь хэлбэлзлийн хүрээ
Ачааллын резонансын шинжийг ашиглан импульсэн дохионоос аль нэг байгуулагчыг ялган авч болно (Ж нь: 1-р)
Ийм дохио синусоидад тун дөхүү
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 6
Автогенераторыг ангилах
Давтамжийг тодорхойлох элементийн төрлөөр нь
– RC генератор
– LC генератор
Хэлбэлзлийг үүсгэх аргаар нь
– Гэдрэг холбоотой (Гармоник хэлбэлзлийн)
– Релаксацын Тэгш өнцөгт
Гурвалжин
Хөрөө хэлбэрийн
…
Генератор
dc тэжээл Vout
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 7
Өөрөө сэргэх үзэгдэлЭерэг гэдрэг холбоо бүхий автогенератор үзнэ
Энэ нь ЭГХ бүхий шугаман биш өсгүүр
ЭГХ бүхий өсгүүрийн өсгөлт
ихэссээр хүрэхэд
vo хязгаартай учир vi=0 үед л vo/vi=
Оролтонд гадны үйлчлэлгүйгээр хэлбэлзэл үүснэ
Энэ үзэгдлийг өөрөө сэргэх гэнэ
f
AA
1 A
cr 1/ A
cr1 A 0
of
i cr
v AA
v 1 A
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 8
Хэлбэлзэл үүсэх ньӨсгүүрийн оролтонд юу ч өгөөгүй үед критик гэдрэг холбоотой ч тайван байх ѐстой
Гэвч энэ төлөв тогтвортой биш
Өсгүүрийн хэлхээнд гүйдлийн өчүүхэн бага ч болов өөрчлөлт заавал байна
Энэ нь гаралтын хүчдэлийн флуктуацыг бий болгоно
Түүний нэг хэсэг эерэг гэдрэг холбоогоор оролтонд очно
Тэр A дахин өсөөд гаралтанд гарч хагас нь буцаад оролтонд очих зэргээр үерлэнэ
Эцэстээ өсгүүр шугаман горимоос шугаман бишэд шилжинэ
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 9
Сэргэх нөхцөлГенераторын сэргэх нөхцөл
Харгалзах модуль, аргументээр нь бичвэл
Өөрөөр
Үүнийг хоѐр салгавал
, A,jA,j давтамжаас хамаардаг тул давтамжийн тодорхой мужид сэргэлт болно
A 1
Aj j
e , A Aej j
Aj( )Ae 1j j
A 1 буюу 1 / A Далайцын нөхцөл
A 2 n ( n 0,1,2...)j j Фазын нөхцөл
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 10
7.2. RC генератор
Нам давтамж (f<106 Гц) үүсгэнэ
Гэдрэг холбоотой резисторт өсгүүр
Гэдрэг холбооны гинж юмуу шат
хоорондын холбоо RC-ээс тогтоно
Хоѐр төрөл байна
– Фаз шилжүүлдэг RC хэлхээ бүхий
– Давтамжийн сонголттой гэдрэг холбооны
гинжтэй
Вин-Робинсоны гүүртэй
Т маягийн гүүртэй
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 11
Фаз шилжүүлэгч RC хэлхээ бүхий автогенератор
Нэмэлт 180о-ийг 3 давхар RC хэлхээ хэрэгжүүлнэ
Нэг RC хэлхээ фазыг 90о хүртэл эргүүлдэг
Нэг шатат өсгүүр
Ачаалал RC
Гаралтаас хүчдэлийг
оролтод RC-ээр өгнө
Фазын нөхцөлийн
биелэлтийг үзье
Ерөнхий эмиттерт
өсгүүр 180о эргүүлнэ
CCC
R R R
vo
-VC
C1
CERE
R1 RC
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 12
Далайцын нөхцлийн биелэлтЭгэл хүрээний гүйдлийн аргаар
Эдгээрээс
Хэлхээний нэвтрүүлэх буюу гэдрэг холбооны коэффициент
Эгэл хүрээний
гүйдлүүд i1, i2, i3
CCC
R R R
B 2v v C 1v v 1i
2i
3i
2 B
1 C
v v
v v
1 2 C
1 2 3
2 3
1( R )i Ri v
j C
1Ri ( 2R )i Ri 0
j C
1Ri ( 2R )i 0
j C
C3 2 3
v 1i
R 1 1 65 1 j
CR CR CR
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 13
ҮргэлжлэлvB=i3R байх тул
3 давхар RC хэлхээний v2 хүчдэлийн фаз, v1
хүчдэлийнхээс 180о –аар зөрөхийн тулд нь бодит сөрөг байх ѐстой. Үүний тулд
Эндээс генераторын сэргэх давтамж
3 давхар RC хэлхээний нэвтрүүлэх коэффициент
B
2 3C
v 1
v 1 1 65 1 j
CR CR CR
3(1/ CR ) 6 / CR 0
0 0
1 1f
6RC 2 6RC
буюу
21/ [ 5( 6RC / RC ) 1] 1/ 29 Хасах
тэмдэг
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 14
Хэлхээний тодорхойлолт
3 давхар RC
хэлхээний далайцын
тодорхойлолт
3 давхар RC
хэлхээний фазын
тодорхойлолт
1/29
1
o
o
j
3/ 2
Ийнхүү далайцын нөхцөл биелэхийн тулд A>29
байх өсгүүр хэрэгтэй
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 15
Нэг шатлалт хэлхээний дутагдал
Тогтвортой ажиллаж тэр бүр чаддаггүй
Гэдрэг холбооны гинжийн оролтыг RCшунтлэж өсгөлтийг бууруулдаг
Транзисторын оролтын эсэргүүцэл гэдрэг холбооны гинжийн гаралтыг шунтлэж –ийг бууруулна
Эдгээр дутагдлыг арилгах зорилгоор гэдрэг холбооны гинжинд эмиттерийн давтагч тавина
Ингэснээр эсэргүүцлийн зохицуулалт хийгдэнэ
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 16
Боловсронгуй хэлхээӨсгүүрийн гаралт дээр эмиттерийн давтагч тавьсан генератор
Давтагчийг гэдрэг холбооны гинжийн гаралт дээр тавьж бас болно
Q2 транзистор дээр эмиттерийн давтагч
Эмиттерийн сөрөг гэдрэг холбооны ачаархэлхээний ажиллагаа тогтворжино
CCC
R R R
vo
-VC
RE1
R1 RC
RE2
Q1
Q2
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 17
ҮӨ бүхий генераторӨсгөлтийг их болгох үүднээс олон шатлалт
өсгүүр юмуу ҮӨ хэрэглэнэ
3 давхар RC хэлхээг СГХ-ны гинжинд холбоно
ҮӨ ашиглан гадны цөөн элементтэй тохируулах ,
удирдахад хялбар генераторуудыг хийж болдог
CCC
R R R
-
+
Rf
Дөрвөн давхар
RC хэлхээ
0
0,31f ,
RC
1
18,6
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 18
Давтамжийн сонголттой RCхэлхээ бүхий автогенератор
3 давхар RC хэлхээ нилээд өргөн зурвастай учир үүнийг ашигласан генератор өргөн зурваст сэргэх боломжтой
Нарийн зурвасын шүүлтүүр хэрэглэвэл илүү сайн генератор болно
Жишээ: Вин-Робинсоны гүүр бүхий генератор
• Гүүрийг өсгүүртэй хэрхэн холбохыг зурагт харуулав
• Энэ төрлийн хэлхээ гэдрэг холбоондоо RC хэлхээ бүхий генераторуудаас хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь
R
R
C
C R2
R1
-
+
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 19
Вин-Робинсоны гүүр бүхий генератор
RC хэлхээний резонансын давтамж
• Резонансын давтамж дээр дохионы фаз өөрчлөгдөхгүй
• Иймд үл эргүүлдэг оролтонд холбож фазын нөхцлийг биелүүлнэ
• RC хэлхээний нэвтрүүлэх коэффициент 1/3
ҮӨ-ийн A их учир далайцын нөхцөл биелэнэ
Хэлхээг нийтлэг хэлбэрээр зурав
R1, R2 хүчдэл хуваагч• RC хэлхээ 2 хэсгээс тогтоно • Фазыг түрүүлүүлэх ба
хоцроох (диф. ба интегр. )
-
+
R2 R1
R R
C
C
vo 0
1f
2 RC
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 20
Давхар Т гүүрт генераторЭнэ бол гэдрэг холбоондоо давтамжийн сонголттой RCхэлхээ бүхий генераторын нэг хувилбар
Шүүлтүүр сөрөг гэдрэг холбооны гинжид холбогдсон
Резонансын давтамж дээр шүүлтүүрийн k тэг учир R1, R2-оор үүсэх эгх давамгайлж генерац үүснэ
vo
-
+R1
R2
R R
CC
2C
R/2
Нам давтамжийн
Өндөр давтамжийн
Бусад давтамж дээр гүүрийн баланс алдагдаж сгх илүүтэй
учир хэлбэлзэл үүсэхгүй
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 21
7.3. LC генераторӨндөр давтамжийг үүсгэхэд LC-ээс тогтсон гэдрэг холбооны элемент тохиромжтой
Ихэнх ҮӨ давтамжийн хязгаарлалттай учир LC генераторт голдуу дискрет транзистор хэрэглэдэг
Гэдрэг холбоондоо резонансын хэлхээ бүхий генераторын үндсэн төрөл нь Колпицийн генератор (Colpitts Oscillator)
LC хэлхээ резонансын шүүлтүүр болж зөвхөн тодорхой давтамжтай дохиог нэвтрүүлнэ
Багтаамжийн гурван цэгт хэлхээ гэж нэрлэнэ
R3R1
+VCC
R2
C3
C5
R4 C4
C1 C2
L
Өсгүүр
Гэдрэг холбооны хэлхээ
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 22
Сэргэх нөхцлийн биелэлтГенерац LC хэлхээний резонансын давтамж орчимд үүснэ
Үүний
Гэдрэг холбооны гинж
Үүний сулрал нь
Сэргэх нөхцөл Av=1
Иймд
Av - өсгүүрийн хүчдэлийн өсгөлтСэргэлт найдвартай байхын тулд
Сэргэх фазын нөхцөл хэрхэн биелэх вэ?
r
T
1f
2 LC
1 2T
1 2
C CC
C C
C1 C2
LInOut I
VoutVf
f C1 C1 2
out C 2 C 2 1
V IX X C
V IX X C
1v
2
CA
C
1v
2
CA
C
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 23
Клапп генератор ClappКолпицийн генераторын нэг хувилбар
Үндсэн ялгаа нь L-тэй цуваа нэмэлт C3 конденсатор
C3<<C1,C2 бол
C1 ба C2-ийн нэг нэг хөл газардсан
Транзисторын шилжилтийн багтаамж болон бусад золбин багтаамж эдгээртэй зэрэгцээ холбогдож дүйх багтаамжийг нь өөрчлөнө
C3 ийм нөлөөнд автахгүй
Иймд хэлбэлзлийн давтамж тогтвортой бөгөөд мадаггүй
L
R3R1
+VCC
R2
C3
C5
R4 C4
Өсгүүр
Гэдрэг холбооны хэлхээ
C1C2
C3
r 3f 1 / ( 2 LC )
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 24
Хартле генератор HartleyКолпитаас ялгаатай нь гэдрэг холбооны гинж цуваа хоѐр ороомог түүнтэй зэрэгцээ конденсатораас тогтоно
Дохионы давтамж
Энд LT =L1+L2
Ороомгууд Колпицтай адил үүрэг гүйцэтгэнэ
Гэдрэг холбооны гинжийн нэвт. коэфф. L1/L2
Сэргэлт үүсэхийн тулд Av>1/
буюу2
v
1
LA
L
r
T
1f
2 L C
R3R1
+VCC
R2
C1
C4
R4 C3
Өсгүүр
Гэдрэг холбооны хэлхээ
C2
Vo
L
C1C2
L1 L2C
Армстрон генераторТрансформаторын гэдрэг
холбоо
Колпиц, Клапп,
Хартле-ийг
бодвол бага
хэрэглэгддэг
Учир нь: Тр үнэ
их, хэмжээ том
Фазын нөхцөл
биелэхэд амар
Давтамж:
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 25
R3R1
+VCC
R2
C1
R4 C3
Өсгүүр
C2Гэдрэг холбооны хэлхээ
C4L1 L2
1 4
1
2rf
L C
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 26
Кварцат генераторГэдрэг холбоо бүхий генераторын хамгийн тогтвортой бөгөөд мадаггүй төрөл
Давтамжийг удирдан тогтоох зорилгоор гэдрэг холбооны гинжинд кварц хэрэглэнэ
Кварц - пьезоцахилгаан үзэгдэл ажиглагддаг байгалийн кристалл бодис
Кристаллд үйлчилж байгаа механик хүчлэгийг хувьсган өөрчилвөл тэр хэлбэлздэг
Улмаар түүн дээр механик хэлбэлзлийн давтамжтай тэнцүү давтамжтай хүчдэл үүснэ
Эсрэгээр кварцад хувьсах хүчдэл өгвөл түүний давтамжаар хэлбэлзэнэ
Хамгийн их хэлбэлзэл кварцын байгалийн резонансын давтамж дээр ажиглагддаг
Энэ давтамж түүний физик хэмжээ болон кристаллыг хэрхэн зүссэнээс хамаарна
Электроник хэрэглээнд ашиглах кварцыг хоѐр электродын хооронд суулгаж битүү бортого дотор байрлуулна
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 27
Кварцын хэлхээТомъѐолсон тэмдэг
Кварцын дүйх RLC хэлхээ
Энэ бол цуваа-зэрэгцээ RLC хэлхээ
Иймд цуваа ба зэрэгцээ резонанс хоѐул үүснэ
Цуваа резонансын давтамж дээр индукцийн сөргүүцэл нь Cs-ийн сөргүүцэлтэй усталцана
Үлдсэн цуваа Rs резистор кристаллын импедансыг тодорхойлно
Зэрэгцээ резонанс нь индукцийн сөргүүцэл зэрэгцээ Cm багтаамжийн сөргүүцэлтэй тэнцсэн үед үүснэ
Зэрэгцээ резонансын давтамж цуваагийнхаас ядаж 1 кГц -ээр их байна
Кварцын хамгийн давуу чанар нь маш өндөр чансаатай байдагт оршино
LsCs Rs
Cm
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 28
Кварцат генераторын хэлхээ
Багтаамжийн 3 цэгт хэлхээ
Зэрэгцээ резонанс дээр ажиллана
R3R1
+VCC
R2
C2
R4 C1
Vout
CCXTAL
Цуваа резонанс ашиглана
Цуваа резонанс дээр кварцын импеданс min
Гэдрэг холбоо max
CC тохируулгын конденсатор
R3R1
+VCC
R2
C4
R4 C3
Vout
C2C1
МУИС, МТС Электроникийн үндэс 29
7.4. Релаксацын генераторАвтогенераторын 2
дахь үндсэн төрөл
Релаксацын генераторт
хугацаа тогтоогч RC
хэлхээ юмуу төлөвөө
өөрчилдөг багаж
ашиглана
Синусан биш хэлбэртэй
үелсэн дохио гаргана
Хамгийн түгээмэл нь
гурвалжин, тэгш өнцөгт,
хөрөө хэлбэртэй дохио
Гурвалжин дохионы
генераторын зарчим
ҮӨ бүхий интегратор-V
-
+
C
Vout
R
+V
1
2
Vout
байрлал
2байрлал
1
байрлал
2
байрлал
1