Penjana elektronik

Penjana ialah peranti elektronik yang menukarkan tenaga sumber arus terus kepada tenaga arus ulang alik (ayunan elektromagnet) dengan pelbagai bentuk frekuensi dan kuasa yang diperlukan.

Penjana elektronik yang digunakan dalam penyiaran radio, perubatan, radar, adalah sebahagian daripada penukar analog-ke-digital, sistem mikropemproses, dsb.

Tiada sistem elektronik yang lengkap tanpa penjana dalaman atau luaran yang menentukan kadar operasinya. Keperluan asas untuk penjana — kestabilan frekuensi getaran dan keupayaan untuk mengeluarkan isyarat daripadanya untuk kegunaan selanjutnya.

Klasifikasi penjana elektronik:

1) mengikut bentuk isyarat keluaran:

- isyarat sinusoidal;

— isyarat segi empat tepat (multivibrator);

— isyarat voltan berbeza secara linear (CLAY) atau ia juga dipanggil penjana voltan gigi gergaji;

— isyarat bentuk khas.

2) daripada kekerapan ayunan yang dijana (bersyarat):

- frekuensi rendah (sehingga 100 kHz);

— frekuensi tinggi (melebihi 100 kHz).

3) dengan kaedah pengujaan:

— dengan pengujaan bebas (luaran);

— dengan pengujaan diri (autogenerator).

Autogenerator — penjana yang teruja sendiri, tanpa pengaruh luaran, menukar tenaga sumber tenaga kepada getaran berterusan, contohnya, litar bergetar.

Rajah 1 — Gambar rajah blok penjana

Litar penjana elektronik (Rajah 1) dibina mengikut skema yang sama seperti penguat, hanya penjana tidak mempunyai sumber isyarat input, ia digantikan dengan isyarat maklum balas positif (PIC). Kami mengingatkan anda bahawa maklum balas ialah pemindahan sebahagian daripada isyarat keluaran ke litar input. Bentuk gelombang yang diperlukan disediakan oleh struktur gelung maklum balas. Untuk menetapkan frekuensi ayunan, litar OS dibina pada litar LC atau RC (frekuensi menentukan masa cas semula kapasitor).

Isyarat yang dihasilkan dalam litar PIC digunakan pada input penguat, dikuatkan oleh faktor K dan dihantar ke output. Dalam kes ini, sebahagian daripada isyarat daripada output dikembalikan kepada input melalui litar PIC, di mana ia dilemahkan oleh faktor K, yang akan membolehkan mengekalkan amplitud malar isyarat keluaran penjana.

Pengayun dengan pengujaan luaran bebas (penguat terpilih) ialah penguat kuasa dengan julat separa yang sepadan, inputnya ialah isyarat elektrik daripada pengayun. Ini. hanya jalur frekuensi tertentu yang dikuatkan.

Penjana RC

Untuk mencipta penjana frekuensi rendah, penguat operasi biasanya digunakan, seperti litar PIC, litar RC dipasang untuk memberikan frekuensi f0 ayunan sinusoidal yang diberikan.

Litar RC ialah penapis frekuensi—peranti yang menghantar isyarat dalam julat frekuensi tertentu dan tidak melepasi julat yang salah.Dalam kes ini, melalui gelung maklum balas, penguat disalurkan kembali kepada input penguat, yang bermaksud bahawa hanya frekuensi atau jalur frekuensi tertentu yang dikuatkan.

Rajah 2 menunjukkan jenis utama penapis frekuensi dan tindak balas frekuensinya (AFC). Respons frekuensi menunjukkan lebar jalur penapis sebagai fungsi frekuensi.

Rajah 2 — Jenis penapis frekuensi dan tindak balas frekuensinya

Jenis penapis:

— penapis laluan rendah (LPF);

— penapis laluan tinggi (HPF);

— penapis pas jalur (BPF);

— menyekat penapis frekuensi (FSF).

Penapis dicirikan oleh kekerapan potong fc di atas atau di bawah yang terdapat pengecilan mendadak isyarat. Jalur laluan dan penapis penolakan juga dicirikan oleh lebar jalur IFP (RFP bukan pas).

Rajah 3 menunjukkan gambar rajah penjana sinusoidal. Keuntungan yang diperlukan ditetapkan menggunakan litar OOS perintang R1, R2. Dalam kes ini, litar PIC ialah penapis laluan jalur. Kekerapan resonan f0 ditentukan oleh formula: f0 = 1 / (2πRC)

Untuk menstabilkan kekerapan ayunan yang dihasilkan, resonator kuarza digunakan sebagai litar penalaan frekuensi. Resonator kuarza ialah plat mineral nipis yang dipasang di dalam pemegang kuarza. Seperti yang anda tahu, kuarza mempunyai kesan piezoelektrik, yang memungkinkan untuk menggunakannya sebagai sistem yang setara dengan litar berayun elektrik dan mempunyai sifat resonans. Frekuensi resonans plat kuarza berjulat dari beberapa kilohertz hingga beribu-ribu MHz dengan ketidakstabilan frekuensi biasanya pada urutan 10-8 dan ke bawah.

Rajah 3 — Gambar rajah penjana gelombang sinus RC

Multivibrator ialah penjana elektronik isyarat gelombang persegi.

Multivibrator dalam kebanyakan kes melaksanakan fungsi pengayun induk yang menjana denyutan input pencetus untuk nod dan blok seterusnya dalam denyutan atau sistem tindakan digital.

Rajah 4 menunjukkan gambar rajah multivibrator simetri berasaskan IOU. Symmetrical — masa nadi bagi nadi segi empat tepat adalah sama dengan masa jeda tpause = tpause.

IOU dilindungi oleh maklum balas positif — litar R1, R2 bertindak sama pada semua frekuensi. Voltan pada input tidak memesong adalah malar dan bergantung pada rintangan perintang R1, R2. Voltan masukan multivibrator dijana menggunakan OOS melalui litar RC.

Rajah 4 — Skema multivibrator simetri

Tahap voltan keluaran berubah daripada + Usat kepada -Us dan sebaliknya.

Jika voltan keluaran Uout = + Usat, kapasitor dicas dan voltan Uc yang bertindak pada input penyongsangan meningkat secara eksponen (Rajah 5).

Dengan kesamaan Un = Uc, akan berlaku perubahan mendadak dalam voltan keluaran Uout = -Us, yang akan menyebabkan pengecasan berlebihan kapasitor. Apabila kesamaan -Un = -Uc dicapai, keadaan Uout akan berubah semula. Proses diulang.

Rajah 5 — Gambar rajah pemasaan untuk operasi multivibrator

Menukar pemalar masa litar RC menghasilkan perubahan masa mengecas dan menyahcas kapasitor, dan dengan itu kekerapan ayunan multivibrator. Di samping itu, kekerapan bergantung pada parameter PIC dan ditentukan oleh formula: f = 1 / T = 1 / 2t dan = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

Sekiranya perlu untuk mendapatkan ayunan segi empat tepat asimetri untuk t dan ≠ tp, multivibrator asimetri digunakan, di mana kapasitor dicas semula dalam litar yang berbeza dengan pemalar masa yang berbeza.

Satu penggetar (multivibrator menunggu) direka bentuk untuk membentuk nadi voltan segi empat tepat pada tempoh yang diperlukan apabila terdedah kepada nadi pencetus pendek pada input. Monovibrator sering dipanggil geganti kelewatan masa elektronik.

Terdapat lebih banyak kesusasteraan teknikal. nama satu pukulan ialah multivibrator menunggu.

Monovibrator mempunyai satu keadaan mantap jangka panjang, keseimbangan sebelum nadi pencetus digunakan. Keadaan kedua mungkin stabil buat sementara waktu. Univibrator memasuki keadaan ini di bawah tindakan nadi pencetus dan boleh berada di dalamnya untuk tv masa terhad, selepas itu ia kembali secara automatik kepada keadaan asalnya.

Keperluan utama untuk peranti tangkapan tunggal ialah kestabilan tempoh nadi keluaran dan kestabilan keadaan awalnya.

Penjana voltan linear (CLAY) membentuk isyarat berkala yang berbeza secara linear (denyut gigi gergaji).

Denyut gigi gergaji dicirikan oleh tempoh strok bekerja tp, tempoh strok kembali ke dan amplitud Um (Rajah 6, b).

Untuk mencipta pergantungan linear voltan pada masa, cas (atau nyahcas) kapasitor dengan arus malar paling kerap digunakan. Skema termudah CLAY ditunjukkan dalam rajah 6, a.

Apabila transistor VT ditutup, kapasitor C2 dicas oleh bekalan kuasa Naik melalui perintang R2. Dalam kes ini, voltan dalam kapasitor dan oleh itu pada output meningkat secara linear.Apabila nadi positif tiba di pangkalan, transistor terbuka dan kapasitor dengan cepat menyahcas melalui rintangannya yang rendah, yang memberikan pengurangan pantas voltan keluaran kepada sifar—dan sebaliknya.

CLAY digunakan dalam peranti pengimbasan rasuk dalam CRT, dalam penukar analog-ke-digital (ADC) dan peranti penukaran lain.

Rajah 6 — a) Skim termudah untuk pembentukan voltan berubah secara linear b) Gambar rajah masa denyutan trion.