máy phát điện tử

Máy phát điện là thiết bị điện tử chuyển đổi năng lượng của nguồn dòng điện một chiều thành năng lượng dòng điện xoay chiều (dao động điện từ) với nhiều dạng tần số và công suất cần thiết.

Máy phát điện tử được sử dụng trong phát thanh, y học, radar, là một phần của bộ chuyển đổi tương tự sang số, hệ thống vi xử lý, v.v.

Không có hệ thống điện tử nào hoàn chỉnh nếu không có các bộ tạo bên trong hoặc bên ngoài xác định tốc độ hoạt động của nó. Các yêu cầu cơ bản đối với máy phát điện - sự ổn định của tần số rung và khả năng loại bỏ tín hiệu khỏi chúng để sử dụng tiếp.

Phân loại máy phát điện tử:

1) theo dạng tín hiệu đầu ra:

- tín hiệu hình sin;

- tín hiệu hình chữ nhật (bộ đa hài);

— tín hiệu điện áp biến đổi tuyến tính (CLAY) hay chúng còn được gọi là máy phát điện áp răng cưa;

- tín hiệu hình dạng đặc biệt.

2) từ tần số của các dao động được tạo ra (có điều kiện):

- tần số thấp (đến 100 kHz);

— tần số cao (trên 100 kHz).

3) theo phương pháp kích thích:

- với kích thích độc lập (bên ngoài);

- với tự kích thích (máy phát điện tự động).

Autogenerator — một máy phát điện tự kích thích, không có tác động bên ngoài, chuyển đổi năng lượng của các nguồn năng lượng thành rung động liên tục, ví dụ, một mạch rung.

Hình 1 - Sơ đồ khối của máy phát điện

Mạch máy phát điện tử (Hình 1) được xây dựng theo sơ đồ giống như bộ khuếch đại, chỉ có điều máy phát không có nguồn tín hiệu đầu vào, nó được thay thế bằng tín hiệu phản hồi tích cực (PIC). Chúng tôi nhắc bạn rằng phản hồi là việc chuyển một phần tín hiệu đầu ra sang mạch đầu vào. Dạng sóng cần thiết được cung cấp bởi cấu trúc vòng phản hồi. Để đặt tần số dao động, mạch OS được chế tạo dựa trên mạch LC hoặc RC (tần số quyết định thời gian nạp lại của tụ).

Tín hiệu được tạo ra trong mạch PIC được đưa vào đầu vào của bộ khuếch đại, được khuếch đại bởi hệ số K và gửi đến đầu ra. Trong trường hợp này, một phần tín hiệu từ đầu ra được đưa trở lại đầu vào thông qua mạch PIC, nơi nó bị suy giảm theo hệ số K, điều này sẽ cho phép duy trì biên độ không đổi của tín hiệu đầu ra của bộ tạo.

Bộ tạo dao động có kích thích bên ngoài độc lập (bộ khuếch đại chọn lọc) là bộ khuếch đại công suất có dải riêng tương ứng, đầu vào là tín hiệu điện từ bộ tạo dao động. Những cái này. chỉ một dải tần nhất định được khuếch đại.

máy phát điện RC

Để tạo ra các máy phát tần số thấp, các bộ khuếch đại hoạt động thường được sử dụng, chẳng hạn như mạch PIC, các mạch RC được cài đặt để cung cấp tần số f0 nhất định của các dao động hình sin.

Mạch RC là bộ lọc tần số—thiết bị truyền tín hiệu trong một dải tần nhất định và không truyền sai dải.Trong trường hợp này, thông qua vòng phản hồi, bộ khuếch đại được đưa trở lại đầu vào của bộ khuếch đại, nghĩa là chỉ khuếch đại một tần số hoặc dải tần nhất định.

Hình 2 cho thấy các loại bộ lọc tần số chính và đáp ứng tần số (AFC) của chúng. Đáp ứng tần số cho thấy băng thông của bộ lọc là một hàm của tần số.

Hình 2 - Các loại bộ lọc tần số và đáp ứng tần số của chúng

Các loại bộ lọc:

- bộ lọc thông thấp (LPF);

- bộ lọc thông cao (HPF);

- bộ lọc thông dải (BPF);

— bộ lọc tần số chặn (FSF).

Các bộ lọc được đặc trưng bởi tần số cắt fc ở trên hoặc dưới tần số mà tín hiệu bị suy giảm mạnh. Băng thông và bộ lọc loại bỏ cũng được đặc trưng bởi băng thông IFP (RFP non-pass).

Hình 3 cho thấy một sơ đồ của một máy phát hình sin. Mức tăng yêu cầu được đặt bằng cách sử dụng mạch OOS của các điện trở R1, R2. Trong trường hợp này, mạch PIC là bộ lọc thông dải. Tần số cộng hưởng f0 được xác định theo công thức: f0 = 1/(2πRC)

Để ổn định tần số của các dao động được tạo ra, các bộ cộng hưởng thạch anh được sử dụng như một mạch điều chỉnh tần số. Bộ cộng hưởng thạch anh là một tấm khoáng mỏng được gắn trong giá đỡ thạch anh. Như bạn đã biết, thạch anh có hiệu ứng áp điện, cho phép sử dụng nó như một hệ thống tương đương với mạch dao động điện và sở hữu các đặc tính cộng hưởng. Tần số cộng hưởng của các tấm thạch anh nằm trong khoảng từ vài kilohertz đến hàng nghìn MHz với tần số không ổn định thường ở mức 10-8 trở xuống.

Hình 3 - Sơ đồ bộ tạo sóng hình sin RC

Multivibrators là máy phát điện tử tín hiệu sóng vuông.

Trong hầu hết các trường hợp, bộ đa hài thực hiện chức năng của một bộ tạo dao động chính tạo ra các xung đầu vào kích hoạt cho các nút và khối tiếp theo trong một hệ thống xung hoặc hành động kỹ thuật số.

Hình 4 cho thấy sơ đồ của bộ đa hài đối xứng dựa trên IOU. Đối xứng — thời gian xung của xung hình chữ nhật bằng thời gian tạm dừng tpause = tpause.

IOU được bao phủ bởi phản hồi tích cực — một mạch R1, R2 hoạt động như nhau ở mọi tần số. Hiệu điện thế ở đầu vào không đổi pha không đổi và phụ thuộc vào điện trở của các điện trở R1, R2. Điện áp đầu vào của bộ đa hài được tạo bằng cách sử dụng OOS thông qua mạch RC.

Hình 4 - Sơ đồ của bộ đa hài đối xứng

Mức điện áp ra thay đổi từ +Usat thành -Us và ngược lại.

Nếu điện áp đầu ra Uout = + Usat, tụ điện được tích điện và điện áp Uc tác động lên đầu vào đảo ngược tăng theo cấp số nhân (Hình 5).

Với đẳng thức Un = Uc, điện áp ra Uout = -Us sẽ có sự thay đổi mạnh, dẫn đến quá nạp tụ. Khi đạt đến đẳng thức -Un = -Uc thì trạng thái của Uout lại thay đổi. Quá trình này được lặp đi lặp lại.

Hình 5 - Biểu đồ thời gian cho hoạt động của bộ đa hài

Thay đổi hằng số thời gian của mạch RC dẫn đến thay đổi thời gian nạp xả của tụ điện, và do đó là tần số dao động của bộ đa hài. Ngoài ra, tần số phụ thuộc vào thông số PIC và được xác định theo công thức: f = 1/T = 1/2t và = 1/[2 ln(1 + 2 R1/R2)]

Nếu cần thu được các dao động hình chữ nhật không đối xứng cho t và ≠ tp, thì các bộ dao động đa hài không đối xứng được sử dụng, trong đó tụ điện được sạc lại trong các mạch khác nhau với các hằng số thời gian khác nhau.

Một bộ rung đơn (bộ đa rung đang chờ) được thiết kế để tạo thành xung điện áp hình chữ nhật có khoảng thời gian cần thiết khi tiếp xúc với xung kích hoạt ngắn ở đầu vào. Bộ rung đơn thường được gọi là rơle trễ thời gian điện tử.

Có nhiều tài liệu kỹ thuật hơn. tên của one-shot là bộ đa hài đang chờ.

Một bộ rung đơn có một trạng thái ổn định dài hạn, trạng thái cân bằng mà nó ở trước khi xung kích hoạt được áp dụng. Trạng thái khả thi thứ hai là tạm thời ổn định. Bộ điều hòa không khí đi vào trạng thái này dưới tác động của xung kích hoạt và có thể ở trong đó trong một thời gian giới hạn tv, sau đó nó sẽ tự động trở về trạng thái ban đầu.

Các yêu cầu chính đối với thiết bị chụp một lần là độ ổn định của thời lượng xung đầu ra và độ ổn định của trạng thái ban đầu.

Máy phát điện áp tuyến tính (CLAY) tạo thành các tín hiệu định kỳ thay đổi tuyến tính (xung răng cưa).

Xung răng cưa được đặc trưng bởi thời lượng của hành trình làm việc tp, thời lượng của hành trình quay trở lại và biên độ Um (Hình 6, b).

Để tạo ra sự phụ thuộc tuyến tính của điện áp vào thời gian, người ta thường sử dụng điện tích (hoặc phóng điện) của tụ điện với dòng điện không đổi. Sơ đồ đơn giản nhất của ĐẤT SÉT được thể hiện trong hình 6, a.

Khi bóng bán dẫn VT đóng, tụ điện C2 được nạp điện bởi nguồn điện Lên qua điện trở R2. Trong trường hợp này, điện áp trong tụ điện và do đó ở đầu ra tăng tuyến tính.Khi một xung dương đến đế, bóng bán dẫn mở ra và tụ điện nhanh chóng phóng điện qua điện trở thấp của nó, giúp giảm nhanh điện áp đầu ra về 0—và ngược lại.

CLAY được sử dụng trong các thiết bị quét chùm tia trong CRT, trong bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) và các thiết bị chuyển đổi khác.

Hình 6 - a) Sơ đồ đơn giản nhất để hình thành điện áp thay đổi tuyến tính b) Biểu đồ thời gian của các xung trion.