Глава III. Выбор, обоснование и описание работы схемы электрической принципиальной генератора с мостом Вина

Как известно, частота автоколебаний в таком генераторе определяется формулой

(1),

а затухание в частотно-зависимой ветви обратной связи на частоте

₀ .

Для улучшения формы кривой выходного напряжения частотно-независимую ветвь ООС в мосте Вина обычно выполняют инерционно-нелинейной.

Нужный характер нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала уменьшается сопротивление R₃ или увеличивается сопротивление R₄. Поэтому в качестве R₃ используется полупроводниковый терморезистор. В качестве инерционно-нелинейного резистора применяют переход сток-исток полевого транзистора, на затвор которого подают выпрямленное и сглаженное выходное напряжение генератора.

В устройстве реализована двухступенчатая цепь ООС. Первая ступень: резистор R₃ и полевой транзистор, вторая ступень: резисторы R₄, R₅.

При в устройстве возникают автоколебания, частота которых определяется формулой

.

Обычно используют в частотно-зависимой ветви моста Вина R₁=R₂=R, C₁=C₂=C, а частоту автоколебаний:

,

причем автоколебания возникают при условии, что коэффициент усиления усилителя, состоящего из ОУ и резисторов R3, R4, больше чем три, иначе говоря, должно быть выполнено условие

Установившиеся автоколебания в замкнутой цепи возможны только при условии точного равенства единице единичного коэффициента петлевого усиления на частоте f₀. Но, для возникновения автоколебаний нужно, чтобы в начале коэффициент петлевого усиления был более 1. После возникновения автоколебаний их амплитуда стабилизируется в конечном счете на таком уровне, при котором за счет нелинейного элемента в петле коэффициент уменьшается до 1. Если не предпринимать специальных мер, то упомянутая нелинейность проявится в амплитудной характеристике ОУ, в этом случае форма автоколебаний может заметно отличаться от синусоиды.

Нужный характер нелинейности обеспечивается тогда, когда с ростом амплитуды сигнала падает сопротивление R₃ или растет сопротивление R₄.

При построении генераторов с частотно-зависимыми цепями, обеспечивающими на частоте автоколебаний сдвиг фазы, равный , удобно использовать потенциально-токовые разновидности избирательных цепей. Такие цепи предназначены для использования совместно с усилителями, имеющими малые входное и выходное сопротивление.

1. Описание схемы операционного усилителя и его параметры

ОУ 140УД26 [3]

К140УД26 - широкополосный прецизионный операционный усилитель со сверхнизким значением входного напряжения шума, высоким коэффициентом усиления напряжения. Внутренняя частотная коррекция отсутствует.

Рис. 1 Принципиальная схема операционного усилителя 140УД26

 

Таблица 1

Электрические параметры (при U_п=15 В, R_Н=2 кОм, Т=+35С)

Параметры	Буквенное обозначение	Режим измерения	К140УД26В	Единицы измерения
Напряжение смещения	Uсм	Uп=15 В	10	мкВ
Входной ток	Iвх.	Uп=15 В	100	нА
Разность входных токов	Iвх.	Uп=15 В	75	нА
Ток потребления	Iпот.	Uп=15 В	5.7	мА
Коэффициент усиления напряжения	Ку.U.	Uп=15 В	7000	тыс.
Максимальное синфазное входное напряжение	Uвх.сф.макс.	T=+25C	110	В
Входное сопротивление для дифф. Сигналов	Rвх.	Uп=15 В	6	МОм
Выходное сопротивление при разомкнутой цепи ООС	Rвых.	Uп=15 В	70	Ом
Частота единичного усиления	1		20	МГц

 

Малошумящий быстродействующий прецизионный операционный усилитель ОР-37А

Рис.3 Схема электрическая принципиальная операционного усилителя ОР-37А

Таблица 2

Электрические параметры (при U_s=15В, Т_А=25С)

Электрические параметры

Параметры	Численное значение	Единица измерения
Напряжение смещения (макс.)	25	мкВ
Разность входных токов (макс.)	35	нА
Входной ток (макс.)	40	нА
Входное сопротивление для диф-х сигналов	6	МОм
Диапазон входных напряжений	110	мкВ
Коэффициент усиления напряжения	250	тыс.
Размах входного напряжения	10	В
Входное сопротивление при разомкнутой ООС	70	Ом
Потребляемая мощность (макс.)	140	мВ
Диапазон регулирования напряжения смещения	4	мВ