CS237570B1 - Zapojení pro stabilizaci amplitudy můstkových oscilátorů proti působení vnějších vlivů - Google Patents

Abstract

Účelem zapojení je vyřešit stabilizaci amplitudy proti působení zejména změny napájecího napětí, teploty okolí, změny způsobené stárnutím součástek a jiných změn. Zapojení je provedeno tak, že na prvním zesilovacím stupni můstkového oscilátoru s Wiénovým členem je zapojen tranzistor s předním řízením zisku a s pracovními podmínkami, nastavenými do oblasti poklesu výkonového zisku při vzrůstu jeho stejnosměrného bázového odporového trimru. Jeden konec tohoto trimru je zapojen přes paralelní kombinaci odporu a kondenzátoru Wienova členu na bázi vstupního tranzistoru a druhý konec je připojen na zdroj napájecího napětí.

Description

Vynález se týká zapojení pro stabilizaci anplitudy můstkových oscilátorů proti působení vnějších vlivů, zejména změně napájecího napětí, teploty okolí, změně způsobené stárnutím součástek aj.

Zapojení vychází ze známých zpětnovazebních můstkových oscilátorů, u kterých je pro nezávislost amplitudy Výstupního napětí oscilátoru υθ na změnách vnějších vlivů /například zátěže R_z, okolní teploty θ_θ, napájecího napětí U_z a jiných/ využito nelineárních prvků.

U nízkofrekvenčních oscilátorů s Wienovým RC můstkem jsou to například žárovičky, zapojené ve stabilizační smyčce záporné zpětné vazby. U krystalového můstkového oscilátoru typu Meacham tó mohou být navíc diody, termistory apod.

Pro dobrou stabilizaci amplitudy oscilací musí být můstek /jehož součástí je také selektivní člen, z něhož se odebírá budicí signál na řídicí elektrodu prvního aktivního prvku/ v blízkosti rovnováhy.

Do blízkosti této rovnováhy při činnosti oscilátoru je nastaven trimrem, kterým se pro uskutečnění záporné zpětné vazby přivádí signál na nelinearity žároviček. Zesílení aktivní zesilovací větve oscilátoru je rfastaveno zápornou zpětnou vazbou jen na takovou hodnotu, aby se počáteční podmínka oscilací lišila, přibližovala mezní podmínce oscilací v ustáleném stavu, tj. aby docházelo k minimálnímu zkreslení signálu a tedy i minimální změně jeho kmitočtu při případných změnách vnějších vlivů.

Takto nastavený můstek, a tím také výše uvedené požadované vlastnosti oscilátoru zůstávají stálé jen pro nepříliš široké rozmezí změn vlivů, způsobující nestabilitu. Zejména velké změny napájecího napětí U_z /mající přímoúměrný vliv na napěťové zesílení jednotlivých aktivních prvků oscilátoru/ způsobují značné změny výstupního osoilátorového signálu U_o.

I když se velikost záporné zpětné vazby na nellnearitách žároviček mění tak, aby svým účinkem potlačovala změny /stabilizovala/ oscilátorové napětí ϋ_θ, větší rozsah jeho změn způsobuje rozvážení můstku a regulace není dostatečně účinná.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení podle vynálezu. Podstatou zapojení můstkového oscilátoru s Wienovým členem podle vynálezu je, že vstupní tranzistor je tvořen tranzistorem s předním řízením zisku, k jehož bázi je připojen přes paralelní kombinaci kondenzátorů a odporu Wienova členu jeden koneo bázového odporového trimru pro nastavení pracovních podmínek do oblasti poklesu výkonového zisku při vzrůstu jeho stejnosměrného proudu báze. Druhý konec bázového odporového trimru je připojen na zdroj napájecího napětí.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje nejen ve výrazném zlepšení stabilizace amplitudy můstkových oscilátorů proti působení vnějších vlivů, ale zapojení svou poměrnou jednoduchostí jé vhodné i pro zkušební, kalibrační oscilátory, zdroje referenčního signálu v zařízeních s omezeným elektrickým příkonem, například pro bateriové zdroje, protože oscilátor nevyžaduje zpravidla energeticky i součástkově náročnou stabilizaci nastavení činitele stabilizace výstupního napětí na určitou míru mnohem složitější.

Vynález je blíže popsán na připojených výkresech kde na obr. 1 je schematicky znázorněn příklad zapojení podle vynálezu a na obr. 2 a 3 jsou uvedeny grafické závislosti dokreslující dosahovaný účinek vynálezu.

Wienova členu

Na obr. 1 je znázorněno zapojení můstkového oscilátoru se třemi zesilovacími stupni. První zesilovací stupeň se vstupním tranzistorem Tj je připojen k můstku tvořenému prvky

R C- v jedné větvi odděleného”ondenzátorem C₃ od země a sériovým spo2 2 ap — v druhé větvi můstku.

jením emitorového odporového trimru R^, pátého odporu R₅ s první a druhou žárovičkou Ζ_χ,

Báze vstupního tranzistoru'Tg je připojena na výstup Wienova členu RgCg, RgCg ^a emitor do bodu spojení emitorového odporového trimru a první žárovičky Žg /druhé větve můstku/.

V kolektoru vstupního tranzistoru Tg je zatěžovací odpor Rg a filtr^-Řg, Cg pro vhodné nastavení pracovních podmínek a snížení“vlivu harmonických.

Můstek se nastavuje při působení výstupního napětí U_Q přivedeného sem z výstupu oscilátoru čtvrtým kondenzátorem C₄ do blízkosti rovnováhy bázovým odporovým trimrem R^. U zesilovacího stupně s druhým a třetím tranzistorem Tg, Tg se osmým odporem Rg zavádí^-tvrdá záporná zpětná vazba.

Odpory Rjq, Ryj jsou zatěžovací odpory tranzistorů Tj, Tg. Mezi kolektorem vstupního tranzistoru Ty a bází druhého tranzistoru Tg je vazební kondenzátor Cg a oddělovací odpor Rg pro snížení vlivu druhého tranzistoru T”na vstupní tranzistor TgT”

Kondenzátor Cg mezi bázemi tranzistorů T, a Tg vyrovnává kmitočtovou charakteristiku na vyšších kmitočtech.

Výrazné zlepšení stálosti výstupního napětí U_Q, při změně napětí napájecího zdroje 0_z, lze dosáhnout tím, že výkonový zisk G_p některého z aktivních zesilovacích prvků oscilátoru učiníme závislý na této změně napájecího napětí zdroje U_z.

V konkrétním případě zapojení podle obr. 1 je na pozici prvního zesilovacího stupně se vstupním trazistorem Tg použit tranzistor s předním řízením výkonového zisku Gpg- Jeho pracovní podmínky jsou nastaveny do oblasti poklesu výkonového zisku G^g při vzrůstajícím stejnosměrném proudu emitoru I_E a tedy i proudu báze I_g, který vzrůstá při vzrůstajícím napá ječím napětí napájecího zdroje u_z.

Báze vstupního tranzistoru Tg je napájena přes bázový odporový trimr Rg napětím napájecího zdroje U_z- Výkonový zisk Gp~prvního zesilovacího stupně klesá s rostoucím napájecím napětím,jak Τθ znázorněno na obr. 3.

Výkonový zisk G^g druhého zesilovacího stupně s druhým a třetím tranzistorem Tg, Tg vzrůstá s rostoucím napájecím napětím napájecího zdroje U_z.

Pokles výkonového zisku G g prvního zesilovacího stupně kompenzuje vzrůst výkonového zisku Gp^ druhého zesilovacího stupně. Strmost poklesu výkonového zisku Gp prvního zesilovacího stupně lze /podle typu vstupního tranzistoru Tg/ nastavit volbou vhodné hodnoty třetího odporu Rg.

Vykompenzování vzrůstu výkonového zesílení G druhého zesilovacího stupně poklesem výkonového zesílení Gpg prvního zesilovacího stupně při vzrůstajícím napájecím napětí napájecího zdroje U_z není obvykle dokonalé, tj. celkový výkonový zisk ^Gp_c ^I=Gpy^Gp2 není zcela konstantní směnícím se napájecím napětím napájecího zdroje

Změna /nestálost/ celkového výkonového zesílení G_pc je přesto u zapojení podle obr. 2 mnohem menší než u doposud používaných obdobných zapojení. Další stupeň stabilizace zajistí můstkové zapojení Wienova členu RgCg, R,Cg v jedné větvi a sériové spojení odporového trimru Ry pátého odporu Rg s první a druhou žárovičkou Žg, Žg ve druhé větvi. Stabilizující dčiňlcy tohoto můstku Jsou známy.

Výsledkem je docílení stálé hodnoty výstupního napětí U_Q v širokém rozmezí změn napájecího napětí napájecího zdroje U_z jak ukazuje obr. 2. Kompenzace celkového výkonového zisku Gp_c má také příznivý vliv na udržení stálé hodnoty harmonického zkreslení k a odtud také na •stabilitu kmitočtuzlf / f oscilátoru.

V rozsahu změn napájecího napětí napájecího zdroje U_z od 16 V do 40 V byla zjištěna

2375 70 změna amplitudy výstupního napětí U_Q v rozmezí pouze - 1 %. Zapojení bylo zkoušeno pro kmitočty od 5 Hz do 1 MHz.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   Zapojení pro stabilizací amplitudy můstkových oscilátorů s Wienovým členem proti působení vnějSích vlivů, kde vstupní tranzistor v prvním zesilovacím stupni můstkového osciláto^ru je připojen k můstku tvořenému prvky Wienova členu v jedné větvi, kde na společný bod kondensátorů je připojena báze tohoto vstupního tranzistoru a odporovým děličem sestávajícím z lineárního a nelineárního odporu, tvořeného například odporovým trimrem a žárovkou, na jejichž společný bod je připojen emitor vstupního tranzistoru, přičemž kolektor vstupního tran zistoru je přes vazební kondenzátor spojen se vstupem dalšího zesilovacího stupně, vyznačující se tím, že vstupní tranzistor /T^/ je tvořen trazistorem s předním řízením zisku, k jehož bázi je připojen přes'paralelní kombinaci kondenzátoru /C₂/ a odporu /R^/ Wienova členu jeden konec bázového odporového trimru /R-j/ pro nastavení pracovních podmínek vstupního tranzistoru /Tj/ do oblasti poklesu výkonového zisku při vzrůstu jeho stejnosměrného proudu báze, jehož druhý konec je připojen na zdroj /U / napájecího napětí.