7 февраля 2020 - Admin

Схема RC-генератора на одном транзисторе

Простейший RC-генератор на одном транзисторе

На рисунке изображена схема RC-генератора на одном транзисторе. Этот тип генераторов вырабатывает гармонические колебания (синусоидальный сигнал). Для начинающих полезно разобраться в этой схеме, так как она содержит несколько типовых узлов.

Нужно сразу оговориться, под RC-генераторами обычно понимают более широкий класс устройств. Сюда можно отнести любой генератор, параметры которого задаются RC-цепочкой: тот же мультивибратор или генератор прямоугольных импульсов на ТТЛ-микросхеме. В данной же статье рассматривается фазосдвигающий RC-генератор.

Принцип работы RC-генератора

Для начала вспомним, что генератор - это усилитель с положительной обратной связью. Часть сигнала с выхода усилителя попадает по этой обратной связи на его вход. Причём в фазе, так что сигнал усиливает сам себя, и усилитель входит в устойчивый режим непрерывной генерации.

В данной схеме, обратная связь осуществляется с помощью трёх RC-цепочек, через которые сигнал попадает с коллектора на базу. Каждая из RC-цепей поворачивает фазу на 60 градусов. Значит, три цепочки повернут суммарно на 180 градусов. Ещё на 180 градусов поворачивает сам транзистор: мы снимаем сигнал с коллектора, а напряжение на коллекторе находится с протифовазе с напряжением на базе: когда на базе оно растёт, на коллекторе падает. Итого, поворот получается на 360 градусов. Причём, такой поворот будет происходить только на одной частоте: она зависит от параметров R и C наших RC-цепочек.

Можно спросить, откуда же берётся начальный сигнал? Дело в том, что в любом транзисторе присутствуют хаотичные небольшие токи шумов, частоты которых охватывают очень большой спектр. После включения схема начинает усиливать только одну из этих частот - ту, на которой "работает" положительная обратная связь. Остальные шумы приходят с коллектора на базу не в фазе и ослабляют сами себя.

RC-генератор на макетной плате

R1 и R2 образуют делитель напряжения, по которому подаётся начальное смещение на базу транзистора. C4 и R6 - это элемент стабилизации работы транзистора по постоянному току. Он как бы осуществляет небольшую отрицательную обратную связь: когда ток через транзистор растёт, напряжение, падающее на R6, увеличивается. А это означает, что разность потенциалов на управляющем переходе база-эмиттер падает, транзистор прикрывается, частично компенсируя увеличение коллекторного тока. Ну а C4 напрямую замыкает на массу переменную составляющую, мимо R6, так как сопротивление конденсатора такой ёмкости переменному току очень мало.

На самом деле, эта схема заработает и без R6-С4, если замкнуть эмиттер непосредственно на массу. Но, в этом случае придётся очень точно подбирать сопротивления делителя R1-R2, а при малейшем изменении напряжения питания или температуры, генерация будет срываться.