电子发电机

发电机是将直流电源的能量转换为具有所需频率和功率的各种形式的交流电能量（电磁振荡）的电子设备。

用于无线电广播、医学、雷达的电子发生器是模数转换器、微处理器系统等的一部分。

如果没有决定其运行速度的内部或外部发电机，任何电子系统都是不完整的。发电机的基本要求——振动频率的稳定性以及从中去除信号以供进一步使用的能力。

电子发电机的分类：

1）按输出信号形式分：

——正弦信号；

——矩形信号（多谐振荡器）；

— 线性变化的电压信号 (CLAY) 或者它们也被称为锯齿波电压发生器；

— 特殊形状信号。

2）从产生的振荡频率（有条件地）：

— 低频（最高 100 kHz）；

— 高频（100 kHz 以上）。

3）按励磁法：

— 具有独立（外部）激励；

— 自励（自动发电机）。

自激发电机——不受外界影响，将能源的能量转化为连续振动的自激发电机，例如振动电路。

图 1 — 发生器框图

电子发生器电路（图 1）是根据与放大器相同的方案构建的，只是发生器没有输入信号源，它由正反馈信号（PIC）代替。我们提醒您，反馈是将部分输出信号传输到输入电路。所需的波形由反馈回路结构提供。为了设置振荡频率，OS 电路建立在 LC 或 RC 电路上（频率决定了电容器的充电时间）。

PIC 电路中生成的信号被施加到放大器的输入端，放大 K 倍并发送到输出端。在这种情况下，来自输出的部分信号通过 PIC 电路返回到输入，在那里它被衰减 K 倍，这将允许保持发生器输出信号的恒定幅度。

具有独立外部激励的振荡器（选择放大器）是具有相应部分范围的功率放大器，其输入是来自振荡器的电信号。这些。只放大某个频段。

RC发电机

为了创建低频发生器，通常使用运算放大器，例如 PIC 电路，安装 RC 电路以提供给定频率 f0 的正弦振荡。

RC 电路是频率滤波器——通过特定频率范围内的信号并且不会进入错误范围的设备。在这种情况下，通过反馈回路，放大器被反馈到放大器的输入端，这意味着只有某个频率或频带被放大。

图 2 显示了频率滤波器的主要类型及其频率响应 (AFC)。频率响应显示作为频率函数的滤波器带宽。

图 2——频率滤波器的类型及其频率响应

过滤器类型：

——低通滤波器（LPF）；

——高通滤波器（HPF）；

——带通滤波器（BPF）；

— 阻塞频率滤波器 (FSF)。

滤波器的特征在于截止频率 fc，高于或低于该频率信号会急剧衰减。通带和抑制滤波器的特征还在于 IFP（RFP 非通）带宽。

图 3 显示了正弦波发生器的示意图。使用电阻器 R1、R2 的 OOS 电路设置所需的增益。在这种情况下，PIC 电路是一个带通滤波器。谐振频率 f0 由以下公式确定：f0 = 1 / (2πRC)

为了稳定所产生振荡的频率，石英谐振器被用作频率调谐电路。石英谐振器是安装在石英支架中的薄矿物板。如您所知，石英具有 压电效应，这使得它可以用作等效于电振荡电路并具有谐振特性的系统。石英板的谐振频率范围从几千赫兹到几千兆赫兹，频率不稳定性通常在 10-8 或更低的数量级。

图 3 — RC 正弦波发生器图

多谐振荡器是电子发电机 方波信号.

在大多数情况下，多谐振荡器执行主振荡器的功能，为脉冲或数字动作系统中的后续节点和块生成触发输入脉冲。

图 4 显示了基于 IOU 的对称多谐振荡器的示意图。对称——矩形脉冲的脉冲时间等于暂停时间 tpause = tpause。

IOU 由正反馈覆盖——电路 R1、R2 在所有频率下作用相同。非偏转输入端的电压是恒定的，取决于电阻器 R1、R2 的阻值。多谐振荡器的输入电压是通过 RC 电路使用 OOS 生成的。

图 4 — 对称多谐振荡器示意图

输出电压电平从 + Usat 变为 -Us，反之亦然。

如果输出电压 Uout = + Usat，则电容器被充电并且作用在反相输入端的电压 Uc 呈指数增加（图 5）。

等式Un = Uc时，输出电压Uout = -Us会发生急剧变化，导致电容过充。当达到-Un = -Uc 相等时，Uout 的状态又会发生变化。重复该过程。

图 5——多谐振荡器运行的时序图

改变 RC 电路的时间常数会导致变化 电容器充放电时间，因此多谐振荡器的振荡频率。此外，频率取决于 PIC 参数并由以下公式确定：f = 1 / T = 1 / 2t and = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

如果需要获得 t 和 ≠ tp 的不对称矩形振荡，则使用不对称多谐振荡器，其中电容器在具有不同时间常数的不同电路中充电。

单个振动器（等待多谐振荡器）设计用于在输入端暴露于短触发脉冲时形成所需持续时间的矩形电压脉冲。单谐振荡器通常称为电子延时继电器。

技术文献还有更多内容。单次的名称是等待多谐振荡器。

单谐振荡器有一个长期稳定状态，即在施加触发脉冲之前处于平衡状态。第二种可能的状态是暂时稳定。单谐振荡器在触发脉冲的作用下进入该状态，并能在有限的时间tv内处于该状态，之后自动恢复到初始状态。

对单发器件的主要要求是输出脉冲持续时间的稳定性及其初始状态的稳定性。

线性电压发生器 (CLAY) 形成线性变化的周期信号（锯齿脉冲）。

锯齿脉冲的特征在于工作冲程的持续时间 tp、返回冲程的持续时间 to 和振幅 Um（图 6，b）。

为了建立电压对时间的线性依赖性，最常使用的是电容器以恒定电流充电（或放电）。 CLAY最简单的方案如图6，a所示。

当晶体管VT闭合时，电容C2由电源Up通过电阻R2充电。在这种情况下，电容器中的电压以及输出端的电压线性增加。当正脉冲到达基极时，晶体管打开，电容器通过其低电阻快速放电，从而使输出电压快速降低至零，反之亦然。

CLAY 用于 CRT 中的光束扫描设备、模数转换器 (ADC) 和其他转换设备。

图 6 — a) 形成线性变化电压的最简单方案 b) trion 脉冲的时间图。