Генератор гармонического сигнала с "мягким" ограничителем

Радиосхема 2009 №1

Большинство схем генераторов имеют нелинейную регулировку уровня сигнала, которая поддерживает колебания определённой амплитуды с минимальными выходными искажениями. В одних схемах используют амплитуду выходного сигнала, чтобы управлять сопротивлением схемного элемента (например, JFET транзистора), работающего в триодной области характеристики, в других управление выполняется через схему амплитудного ограничителя. Например, Энкарна Гарсия (Испания) для минимизации нелинейных искажений выходного сигнала предложил схему ограничителя с "мягкой" характеристикой.

Схема генератора гармонического сигнала

Рис.1.

Схема (рис.1) содержит простой ступенчато-фазосдвигающий RC генератор и схему ограничителя амплитуды. Частота F0 выходного напряжения Vout описывается формулой:

F0=SQRT(6)/(2*PI*R*C) = SQRT(6)/(2*PI*10кОм*1нФ)

Блок инвертирующего усилителя содержит дифференциальную пару транзисторов Q1 и Q2, которая определяет нелинейную передоточную характеристику. На операционном усилителе IC1 выполнен преобразователь тока в напряжение.

Для возникновения колебаний коэффициент усиления инвертирующего усилителя должен быть выше 29. Выбор соответствующих величин тока смещения IEE и номиналов резисторов эмиттерной пары RE1, RE2, и RE3 обеспечивает усиление с нелинейной передаточной характеристикой Vout от Vin (рис.2).

График ФЧХ

Рис.2.

Выход на рабочий режим

Рис.3. Выходное напряжение генератора достигает полной амплитуды приблизительно через 400 мкс (15 циклов после запуска)

Выходной спектр генератора

Рис.4. Выходной спектр генератора показывает только небольшое количество третьей гармоники выпуска.

При малых значениях входного напряжения передаточная характеристика усилителя почти линейная, при больших - работа транзисторов Q1 и Q2 происходит в нелинейной области, уменьшая усиление усилителя (создаёт постепенный изгиб в передаточной характеристике).

Токовый стабилизатор на транзисторах Q3 и Q4 управляет работой операционного усилителя IC1, формирующего выходной сигнал Vout.

См. также схему высокостабильного генератора гармонического сигнала.

BACKHOME