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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Generadores de señales armónicas LF. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología de medición El artículo describe varios generadores simples de baja frecuencia hechos sobre la base de un amplificador operacional, sintonizables por un filtro selectivo basado en un puente Wien o un girador y estabilizados en amplitud de señal. Los lectores encontrarán fórmulas útiles para calcular un circuito de frecuencia selectiva e información sobre las características del funcionamiento de los generadores en los límites de la banda de frecuencia operativa. En los generadores de oscilaciones armónicas de baja frecuencia, se suele utilizar un puente de Wien y, con mucha menos frecuencia, un girador de baja frecuencia. El oscilador de puente de Wien es simple, pero requiere un elemento sintonizable dual: una resistencia o un condensador. El girador, por otro lado, permite usar solo una resistencia variable para la sintonización de frecuencia. Para obtener una señal con un coeficiente de distorsión no lineal del orden del 0.01%, en ambas versiones se utilizan termistores. En la fig. 1 muestra un diagrama de un generador con un puente Wien.
Los dos brazos dependientes de la frecuencia del puente están conectados a la entrada no inversora del amplificador diferencial. Los otros dos brazos están conectados a la entrada inversora. La tensión de salida está estabilizada por un termistor semiconductor del tipo PTM-2/0,5, comúnmente utilizado en generadores industriales con puente Wien. Una característica de este elemento es su bajo consumo de energía: en el modo de estabilización, cae un voltaje de 2 V a una corriente de 0,5 mA. El voltaje de salida del generador es de unos 3 V y prácticamente no cambia cuando se sintoniza la frecuencia. La frecuencia de generación está determinada por la expresión f=1/2(PI*R*C) [1] en R=R2=R4, C=C1=C3. Para sintonizar la frecuencia de generación se utilizan resistencias variables dobles o capacitores variables. La estabilidad de la amplitud de la señal del oscilador depende en gran medida de cuán igualmente cambien ambos elementos de sintonización de frecuencia. Sin embargo, las resistencias variables pueden cambiar su resistencia con el tiempo. En este sentido, es difícil lograr la precisión de establecer la frecuencia en la escala durante todo el período de funcionamiento. Los mejores resultados se obtienen con un bloque doble de capacitores variables (preferiblemente con dieléctrico de aire), en el que las secciones se derivan con capacitores trimmer para igualar la capacitancia inicial y limitar el rango de sintonía de frecuencia. Usando un bloque convencional de condensadores variables, puede obtener una superposición de diez veces en frecuencia en un rango. Para evitar la autoexcitación parásita del generador a altas frecuencias, se introduce un condensador de corrección C5. Con el mismo propósito, la señal de salida se toma a través de la resistencia de desacoplamiento R5. Dicho dispositivo puede generar señales con una frecuencia de hasta 500 kHz, sin embargo, a frecuencias superiores a 100 kHz, su distorsión no lineal aumenta debido a una disminución en la ganancia y la aparición de un cambio de fase en el amplificador operacional. En las frecuencias más bajas del rango de audio, hay un aumento en la distorsión debido a la inercia térmica insuficiente del termistor. En caso de dificultad para adquirir un termistor para estabilizar la amplitud, es posible utilizar una bombilla incandescente en miniatura (por ejemplo, tipo CMN-10). Sin embargo, la corriente de salida del amplificador diferencial para poner la bombilla en modo de estabilización (cuando su hilo tiene un color rojo oscuro) no es suficiente y se necesita una etapa de salida más potente. Para este propósito, el generador según el esquema en la Fig. 2 introdujo un seguidor de emisor.
Un generador de señales armónicas de alta calidad con un girador se describió anteriormente en [2]. La ventaja del girador es que al usarlo, no es necesario mantener la igualdad de los parámetros de los elementos en los circuitos dependientes de la frecuencia. En la fig. 3 muestra un circuito generador más simple que no contiene un termistor estabilizador.
No obstante, la amplitud de la tensión de salida en este generador permanece casi constante en un amplio rango de frecuencias. Esto se debe a que el girador simula una inductancia de bajas pérdidas a la entrada del primer amplificador, que junto con el condensador C1 forma un circuito oscilatorio con un factor de calidad muy alto. La generación ocurre debido al circuito POS introducido en el circuito del segundo amplificador (R7, R8, C5). Cuando ocurre la generación, el voltaje en este circuito aumenta hasta que aumenta la derivación del circuito debido a un aumento en la corriente de entrada del primer amplificador. Como resultado, debido a una disminución en el factor de calidad de este circuito y la profundidad de la POS, es imposible un mayor aumento de la amplitud de oscilación. El coeficiente de distorsión no lineal de la señal también depende de estos parámetros, por lo tanto, en un dispositivo en particular, puede ser necesario optimizar los parámetros de los elementos R7, R8, C5. La frecuencia de generación en dicho dispositivo con una relación de resistencias R3 = R6 se puede calcular mediante la fórmula f=1 /2*PI*[(R1+R5)*R2*Cl*C2]1/2 Para cambiar suavemente la frecuencia del generador, se usa una resistencia variable R1. además, es posible su reestructuración en 3-4 veces. Al elegir la capacitancia de los capacitores C1 y C2, puede configurar uno u otro rango de frecuencia del generador. Para simplificar, deberíamos tomar С1=С2=С. Con una capacidad de 0,22 μF, la frecuencia de la señal se regula en la banda de 20 ... 70 Hz. Si se utiliza una resistencia variable doble para sintonizar el generador (el segundo elemento ajustable puede ser R3 o R2), la frecuencia se puede cambiar en 10 ... amplificación. El generador opera hasta una frecuencia de alrededor de 20 kHz con un aumento en el coeficiente de distorsión no lineal a una frecuencia máxima de hasta un 8%. Tensión de alimentación de los generadores - ±15V. Literatura
Autor: G. Petin, Rostov del Don
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