ГЕНЕРАТОР ЗЧ С МАЛЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ
Журнал " РАДИО" № 7, 1984 стр. 61 ЗА РУБЕЖОМ
Обычно генератор ЗЧ строят на основе усилителя, охваченного цепью обратной связи. В генераторе гармонических колебаний эта цепь должна быть частотно-избирательной. Таким свойством обладают, например, мост Вина и двойной Т-мост, которые применяют чаще всего. Чтобы получить низкий уровень нелинейных искажений, элементы моста нужно подобрать с высокой точностью, а если генератор перестраиваемый, позаботится о сохранении баланса моста во всем диапазоне частот. Реально достижимый коэффициент гармоник таких устройств, как правило, не лучше 0,1 ... 0,3 %.
Существуют, однако, генераторы, обеспечивающие малый уровень нелинейных искажений при использовании радиоэлементов обычного класса точности.
Основой таких устройств является дифференциальный усилитель (см. рис. 1,a). Его коэффициент передачи можно вычислить по формуле
Uвых R4(R1+R2) R1
А= -------- = ------------ - ---- (1)
Uвх R2(R3+R4) R2
При R1=R2 выражение упрощается: A=2R4/ (R3+R4) (2)
В этом случае коэффициент передачи может изменяться от -1 (при R4=0) до +1 (R3=0); при R3= R4 А=0 . В таком каскаде можно pегулировать амплитуду сигнала и инвертировать его фазу.
В генераторе гармонических колебаний на рабочей частоте должны выполняться условия баланса амплитуд и фаз. Коэффициент передачи всего контура положительной обратной связи должен быть равен 1, а фазовый сдвиг на частоте генерации кратен 360о. Таким образом, генератор должен содержать регулируемый каскад, обеспечивающий требуемые амплитудные соотношения, а также один или несколько каскадов, создающих необходимый фазовый сдвиг.
В качестве фазовращателя с частотно-зависимым фазовым сдвигом можно использовать рассмотренный дифференциальный усилитель, если резистор R3 заменить реактивным элементом, например конденсато-ром С1 (рис. 1,б). Коэффициент передачи такого устройства (при Rl=R2) равен 1, а фазовый сдвиг f определяется выражением aгctgf=2wR3C1/ [(wR3C1)² -1].
Поскольку на рабочей частоте w=1/R3C1 сдвиг равен 90° в генераторе включают последовательно два фазовращателя и инвертирующий каскад с коэффициентом передачи 1. Для стабилизации выходного напряжения в инвертирующий каскад вводят элемент, чувствительный к изменению амплитуды выход-ного сигнала. Им может быть лампа накаливания на напряжение 3 В и ток 0,015 А или полевой транзистор, включенный, как показано на рис. I,В. Так как каскад должен быть инвертирующим, сопротивление канала транзистора во всем диапазоне регулирования должно быть меньше сопротивления резистора R3.
Практическая схема генератора приведена на рис. 2. Его рабочий диапазон частот при использовании ОУ МАА748 50 Гц .... 20 кГц (сверху он ограничен только конечной скоростью нарастания выходного напряжения ОУ). Частоту изменяют сдвоенным переменным резистором R11 . При выходном напряжении генератора 1 В выпрямленное напряжение на конденсаторе С7 равно примерно 1,4 В, а сопротивление канала используемого полевого транзистора около I кОм, т. е. меньше сопротивления резистора R10.
Выходной сигнал можно снимать либо непосредственно с выхода ОУ DA3, либо через делитель. Выходное напряжение устанавливают подстроечным резистором R9 .
При экспериментальной проверке генератора были получены следующие значения нелинейных искажений: на частоте 315 Гц коэффициент второй гармоники - 0,045 %, третьей0,013 %, а на частоте 10 кГц 0,04 % и 0,01 % соответственно. Нестабильность амплитуды выходного напряжения в диапазоне частот 50 Гц ... 20 кГц не превышает ±0,2 дБ. При необходимости выходное напряжение на высоких частотах корректируют подбором конденсатора С5 (10 ... 27 пФ).
Selina Fr. Nizkojгekuencni geneгatoг s malym zkreslenim. - Sdёlоuасi technika, 1983, М 5, с. 190.
Примечание редакции. Операционный усилитель МАА748 можно заменить отечественным K574УД1, К544УД2, К140УД8 или К544УД1, ОУ К574УД1 и К544УД2 предпочтительнее, так как имеют большую скорость нарастания выходного напряжения. Вместо полевого транзистора KF521 можно применить КПЗ0ЗБ, КП303В, КП307А , КП307В. Диод VD 1 - любой маломощный кремниевый.