logo1

logoT

 

Автогенератор схема и принцип работы


Автомобильный генератор - как работает, из чего состоит и устройство

Генератор - основной источник электроэнергии машины. Расскажем подробно как работает, из чего состоит и его устройство внутри. Информация подойдет для начинающих и опытных автолюбителей.

Как работает

При пуске двигателя автомобиля основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Генератор авто является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.

При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться.

Привод и крепление

Привод осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Устройство и из чего состоит

Любой генератор автомобиля содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина находятся на крышках. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а "компактной" конструкции - еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Статор генератора

1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - пазовый клин, 4 - паз, 5 - вывод для соединения с выпрямителем

Статор набирается из стальных листов толщиной 0.8...1 мм, но чаще выполняется навивкой "на ребро". При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор генератора

а - в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные кольца; 5 - вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали. Но при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел

Это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы

Применяются двух типов. Это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар.


Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы

Это радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец - обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колец - скользящая, со стороны привода - плотная. Охлаждение генератора авто осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения.
Система охлаждения: а - устройства обычной конструкции; б - для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в - устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов "компактной" конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, встроенными внутрь корпуса. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут различаться, но принцип работы одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации - изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Устройство и принцип работы генератора переменного тока — урок. Физика, 9 класс.

Проведём опыт по получению индукционного тока. Будем вдвигать и выдвигать постоянный магнит в катушку, соединённую с гальванометром.

 

 

Рис. \(1\). Опыт по получению индукционного тока

 

Можно наблюдать отклонение гальванометра в одну и другую стороны. Это значит, что по катушке течёт индукционный ток, у которого изменяется как модуль, так и направление с течением времени. Такой ток называется переменным током.


Переменный ток создаётся и в замкнутом контуре изменяющимся магнитным потоком, пронизывающим его площадь. Изменение магнитного потока связано с изменением индукции магнитного поля. Величину магнитного потока можно изменить, поворачивая контур (или магнит), то есть меняя его ориентацию по отношению к линиям магнитной индукции.

 

 

Рис. \(2\). Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита


Этот принцип получения переменного электрического тока используется в механических индукционных генераторах — устройствах, преобразующих механическую энергию в электрическую. Основные части: статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).

 

 

Рис. \(3\). Схема генератора: \(1\) — корпус; \(2\) — статор; \(3\) — ротор; \(4\) — скользящие контакты (щётки, кольца)


В промышленном генераторе статором является цилиндр с прорезанными внутри него пазами, в которые уложен витками провод из меди с большой площадью поперечного сечения (аналогично рамке). Переменный магнитный поток в таких витках порождает переменный индукционный электрический ток.


Ротор — это постоянный магнит или электромагнит. Электромагнит представляет собой обмотку с железным сердечником внутри, по которому течёт постоянный электрический ток. Он подводится от внешнего источника тока через щётки и кольца.

 

Какая-либо механическая сила (паровая или водяная турбина) вращает ротор. Вращающееся одновременно с ним магнитное поле образует изменяющийся магнитный поток в статоре, в котором возникает переменный электрический ток.

 

 

Рис. \(4\). Устройство гидрогенератора: \(1\) — статор; \(2\) — ротор; \(3\) — водяная турбина

Источники:

Рис. 1. Опыт по получению индукционного тока. © ЯКласс.

Рис. 2. Изменение магнитного потока при вращении постоянного магнита. © ЯКласс.

Рис. 3. Схема генератора. © ЯКласс.

Рис. 4. Устройство гидрогенератора. © ЯКласс.

Техническая информация о стартере и генераторе. О ремонте стартера и ремонте генератора.

Генератор предназначен для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумулятора при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумулятора. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генератором, должно быть стабильно в широком диапазоне частот вращения и нагрузок. Последнее требование вызвано тем, что аккумуляторная батарея весьма чувствительна к степени стабильности напряжения. Слишком низкое напряжение вызывает недозаряд батареи и, как следствие, затруднения с пуском двигателя, слишком высокое напряжение приводит к перезаряду батареи, и ее ускоренному выходу из строя. Не менее чувствительны к величине напряжения лампы освещения и сигнализация, акустическое оборудование.

Генератор – достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов. Принцип работы электрогенератора и его принципиальное конструктивное устройство одинаковы у всех автомобильных генераторов, независимо от того, где они выпускаются.

Принцип действия генератора

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой – подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т.е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генератора, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение (обычно через контрольную лампу  состояния генераторной установки). Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т.к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы - обычно 2...3 Вт.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т.е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения.

За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть "южных" и шесть "северных" полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения  ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т.к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора.

Обмотка статора генераторов зарубежных и отечественных фирм – трехфазная. Она состоит из трех 3 частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т.е. на 120 электрических градусов. Фазы могут соединяться в "звезду" или "треугольник". При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения  действуют между концами обмоток фаз, а токи  протекают в этих обмотках, линейные же напряжения  действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи . Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные. При соединении в "треугольник" фазные токи меньше линейных, в то время как у "звезды" линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соединении в "треугольник", значительно меньше, чем у "звезды". Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в "треугольник", т.к. при меньших токах обмотки можно наматывать более тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у "звезды" больше фазного, в то время как у "треугольника" они равны и для получения такого же выходного напряжения, при тех же частотах вращения "треугольник" требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со "звездой".

Более тонкий провод можно применять и при соединении типа "звезда". В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в "звезду", т.е. получается "двойная звезда". Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом "+" генератора, а другие три с выводом "—" ("массой"). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в "звезду", т. к. дополнительное плечо запитывается от "нулевой" точки "звезды".

У многих  генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю. Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении.  Следует обратить внимание на то, что под термином "выпрямительный диод", не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т.д. Иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, герметизированный на теплоотводе

Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т.е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генератор элементов ее защиты от скачков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении, он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения (напряжением стабилизации).

Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25... 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны "пробиваются ", т.е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе "+" генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после "пробоя" используется и в регуляторах напряжения.

Принцип действия регулятора напряжения (реле регулятора)

В настоящее время все генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки – тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения.

Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить – увеличивается.

Конструктивное исполнение генераторов

По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы – генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой «компактной» конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому, по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой (Mitsubishi, Hitachi), и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости (Bosch, Valeo). В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками –передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.

Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части –  над лобовыми сторонами обмотки статора. «Компактную» конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку (Denso). Существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными, и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное - только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris-Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами – полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы - полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума. После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление, особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно-контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т.к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел – это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты.

В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов – меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя, и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов – либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы, либо в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластин-теплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора, случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи, что может привести к возгоранию. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами (Delco Remy, Motorcraft). Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец обычно плотная, со стороны привода - скользящая, в посадочное место крышки наоборот - со стороны контактных колеи - скользящая, со стороны привода - плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства - резиновые кольца, пластмассовые проставки, гофрированные стальные пружины и т.п. Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами – диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец.
У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.

Привод генераторов и крепление их на двигателе

Привод генераторов всех типов автомобилей осуществляется от коленчатого вала ременной или зубчатой передачей. При этом возможны два варианта - клиновым или поликлиновым ремнем. Приводной шкив генератора выполняется с одним или двумя ручьями для клинового ремня и с профилированной рабочей дорожкой для поликлинового. Вентилятор, выполненный, как правило, штамповкой из листовой стали, в традиционной конструкции генератора крепится на валу рядом со шкивом. Шкив может выполняться сборным из двух штампованных дисков, литым из чугуна или стали, а также полученным методом штамповки или точеным из стали.

Качество обеспечения питанием потребителей электроэнергии, в том числе зарядка аккумуляторной батареи, зависит от передаточного числа ременной передачи, равного отношению диаметров ручьев приводного шкива генератора к шкиву коленчатого вала. Для повышения качества питания электропотребителей это число должно быть как можно больше, т.к. при этом частота вращения генератора повышается, и он способен отдать потребителям больший ток. Однако при слишком больших передаточных числах происходит ускоренный износ приводного ремня, поэтому передаточные числа передачи двигатель-генератор для клиновых ремней лежат в пределах 1,8...2,5, для поликлиновых до 3. Более высокое передаточное число возможно потому, что поликлиновые ремни допускают применение на генераторах приводных шкивов малых диаметров и меньший угол охвата шкива ремнем. Наилучшей конструкцией для генератора является индивидуальный привод. При таком приводе подшипники генератора оказываются менее нагруженными, чем в «коллективном» приводе, при котором обычно генератор приводится во вращение одним ремнем с другими агрегатами, чаще всего водяным насосом, и где шкив генератора служит натяжным роликом. Поликлиновым ремнем обычно приводится во вращение сразу несколько агрегатов. Например, на автомобилях Mercedes один поликлиновой ремень приводит во вращение одновременно генератор, водяной насос, насос гидроусилителя руля, гидромуфту вентилятора и компрессор кондиционера. В этом случае натяжение ремня осуществляется и регулируется одним или несколькими натяжными роликами при фиксированном положении генератора. Крепление генераторов на двигателе выполнено на одной или двух крепежных лапах, сочленяемых с кронштейном двигателя. Натяжение ремня производится поворотом генератора на кронштейне, при этом натяжная планка, соединяющая двигатель с натяжным ухом, может быть выполнена в виде винта, по которому перемещается резьбовая муфта, сочленяемая с ухом.

Встречаются конструкции, у которых прорезь в натяжной планке имеет зубчатую нарезку, по которой перемещается натяжное устройство, соединенное с натяжным ухом. Такие конструкции позволяют обеспечивать натяжение ремня очень точно и надежно.

К сожалению, на данный момент не существует международных нормативных документов, определяющих габаритные и присоединительные размеры генераторов легковых автомобилей, поэтому генераторы различных фирм существенно отличаются друг от друга, разумеется, кроме изделий, специально предназначенных в качестве запчастей для замены генераторов других фирм.

Бесщеточные генераторы

Бесщеточные генераторы применяются там, где возникают требования повышенной надежности и долговечности, главным образом на магистральных тягачах, междугородных автобусах и т.п. Повышенная надежность этих генераторов обеспечивается тем, что у них отсутствует щеточно-контактный узел, подверженный износу и загрязнению, а обмотка возбуждения неподвижна. Недостатком генераторов этого типа являются увеличенные габариты и масса. Бесщеточные генераторы выполняются с максимальным использованием конструктивной преемственности со щеточными. На выпуске генераторов такого типа специализируется американская фирма Delco-Remy, являющаяся отделением General Motors. Отличие этой конструкции состоит в том, что одна клювообразная полюсная половина посажена на вал, как у обычного щеточного генератора, а другая в урезанном виде приваривается к ней по клювам немагнитным материалом.

Все, что нужно знать о генераторе строительной техники

При каких условиях генератор дорожно-строительной техники может выйти из строя?

Генератор дорожно-строительной техники может прийти в негодность по нескольким причинам:

1. При несвоевременном или неправильном проведении технического обслуживания, а также установке на машину нештатного электрооборудования (магнитолы, системы слежения/автоматизации вождения, дополнительного освещения). Помимо этого, несоблюдение требований производителя по степени натяжения приводного ремня генератора может стать причиной преждевременного выхода из строя опорных подшипников ротора.

2. При накоплении пыли и грязи на корпусе генератора и их попадание внутрь между статором и ротором способно спровоцировать короткое замыкание или механический износ изоляции обмоток, однако это случается крайне редко.

3. Из-за использования пуско-зарядного устройства в режиме «пуск». Это связано с тем, что очень часто, особенно в зимний период эксплуатации, возникает необходимость применения внешних источников питания во время запуска ДВС в связи с разрядкой аккумуляторных батарей. Иногда этот процесс также связан со спешкой.

В результате, вместо установки заряженных аккумуляторов или проведения цикла заряда разряженных батарей, используют пуско-зарядные устройства в режиме «пуск», что крайне нежелательно, ибо во время стартерной прокрутки сила тока в цепи стартера может достигать нескольких сотен ампер. Так как аккумуляторные батареи разряжены, то основным источником тока служит в этот момент пуско-зарядное устройство.

После запуска ДВС начинается процесс зарядки АКБ. Так как их емкость заметно ниже нормального значения, то в начальный период работы двигателя после запуска им требуются максимально возможные значения зарядного тока по напряжению и силе для восполнения утраченного заряда. Пуско-зарядное устройство, оставаясь в режиме «пуск» на работающем ДВС, следуя «потребностям» аккумуляторных батарей, продолжает подавать в сеть машины повышенные значения напряжения и силы тока, что может быть причиной выхода из строя регулятора напряжения, диодного моста генератора, а так же электронных блоков управления, широко применяемых в электросистеме современных дорожно-строительных машин и оборудования.

что это такое и как оно работает / Хабр

Вступление

Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.

Предыстория

Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти. Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.

Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.

Схема и принцип работы

Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:

При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1. Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.

Плата и компоненты

Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.

Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.

И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора. Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.

Испытания

Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.

Архив с полезностями доступен по ссылке.

Буду рад, если статья была полезной или интересной!

генераторы для автомобилей| Valeo Service

Роль генератора заключается в поставке постоянного заряда аккумуляторной батарее при работе двигателя. Данная постоянная поставка мощности предотвращает разрядку аккумулятора и обеспечивает необходимую мощность электронным устройствам автомобиля. Генератор подключается и получает питание с помощью коленчатого вала через приводной ремень. При работе двигателя приводной ремень вращает генератор, преобразующий кинетическую энергию в электрический ток. Основной принцип — преобразовать движение, инициируемое маховым колесом, в электричество. Надежность, безопасность и высочайшее качество новых продуктов обеспечиваются постоянными инновациями и строгими критериями испытаний. Благодаря значительной составляющей оригинального оборудования компания Valeo может предложить генераторы для новейших моделей автомобилей через небольшое время после их выхода на рынок, это такие модели как Audi A6, Mercedes C Class, Renault Clio IV и Volkswagen Golf VII. Линейка новых устройств состоит из самых лучших продуктов благодаря требовательными стандартам испытаний оригинального оборудования Valeo.

 

Измерение тока и напряжение, испытание при электрической и циклической нагрузках продолжаются до 1000 часов. Кроме того, машины подвергаются испытаниям в экстремальных условиях, таких как солевой туман, температурные удары и вибрации до разрушения, чтобы соответствовать высочайшим требованиям. Valeo является новатором, имеющим более 100 лет опыта работы с вращающимися машинами, от Dynastar 1912 года до микрогибридного решения i-StARS® 2013 года.

 

Valeo удовлетворяет всем потребностям рынка и технологической эволюции, демонстрируя исторически сильное лидерство в области оригинального оборудования: однофазный генератор переменного тока, технология на основе водного охлаждения до современного производства эффективных и удобных генераторов, таких как генераторы EG. Valeo прокладывает путь к лучшим технологиям для производства генераторов: постоянное повышение мощности и эффективности при компактном дизайне. Генератор EG («Эффективное преобразование») использует специальные модули, которые на 10 очков более эффективны, чем традиционные диоды, и потому представляют собой революционную технологию. Данная технология подходит для автомобилей многих производителей, таких как Volkswagen, BMW и Mercedes. Генератор Standard Exchange Линейка генераторов Valeo Standard Exchange высшего класса насчитывает более 1500 наименований и потому подходит практически для всех моделей автомобилей на рынке, как европейском, так и азиатском.

 

Специальный процесс восстановления генераторов позволяет Valeo предлагать лучшие в своем классе продукты в отношении качества. После сбора генераторы отправляются в специальное производственное подразделение, где проходят через различные этапы процесса восстановления:

1. Все детали разбираются, и компоненты промываются, кроме ротора, который очищается с помощью проволочной щетки. Подшипники систематически заменяются новыми.

2. Ротор проходит испытание электричеством и покрывается краской для предотвращения коррозии. После промывки статор обрабатывается проволочной щеткой для удаления следов коррозии, а затем покрывается краской. Внутренний диаметр с высокой точностью калибруется, а концы фаз покрываются оловом и проходят испытание электричеством.

3. Шкивы проверяются, покрываются краской и хромом, шкивы шестерни холостого хода систематически заменяются.

4. Стеклоподъемники моются, высушиваются и подвергаются пескоструйной очистке. Щетки и пружины меняются.

5. Диоды выпрямительного моста проходят испытание по отдельности и, при необходимости, заменяются.

 

Перед окончательной окраской все обновленные компоненты собираются, и каждый готовый продукт проходит проверку на соответствующем испытательном стенде (измерение скорости и температуры, условия перенапряжения и испытание до разрушения). В течение всего процесса неукоснительно соблюдаются стандарты оригинального оборудования, а для проверки продукции в более чем 40 контрольных точках используются испытательные стенды и измерительные приборы, предназначенные для оригинального оборудования. После сборки 100% деталей проходят повторную проверку, после чего маркируются и упаковываются. Все произведенные компанией Valeo генераторы не содержат асбест.

Устройство и принцип работы автомобильного генератора постоянного тока в составе велогенератора

Это завершающая статья о том, как из велосипеда и генератора от автомобиля сделать мощный электрический генератор своими руками. Предыдущая часть содержит инструкцию по эксплуатации велогенератора.

Технически грамотные могут прочитать дальше как работает автомобильный генератор постоянного тока.

Автомобильный генератор не совсем отвечает своему названию, так как устройство автомобильного генератора уже подразумевает наличие своего собственного выпрямителя и регулирующей схемы. Добавив только лампочку и выключатель, можно сделать самую простую заряжающую систему. Собственно генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (называется статором) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор. Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного тока вкратце можно объяснить так. Через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В. Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер. Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во время первого запуска велогенератора мощность не сможет вернуться в обмотку возбуждения и генерация не запустится, пока не потечёт ток через индикаторную лампу заряда, которая выполняет гораздо больше функций, чем кажется. Протекающий через индикаторную лампочку ток проходит также и через обмотку возбуждения, обеспечивая ей небольшой ток, необходимый для запуска производства электроэнергии. С ростом оборотов ток усиливается, и через три маленьких диода мощность подаётся на обмотку возбуждения — индикаторная лампочка гаснет, тем самым сигнализируя о начале производства электричества. Изменяя параметры индикаторной лампочки, можно контролировать обороты генератора, необходимые для его включения. При первом же запуске генератора железный сердечник обмотки возбуждения постоянно намагничивается. При высокой частоте вращения этого магнетизма может оказаться достаточно для начала генерации и в случае отсутствия аккумулятора выходное напряжение может мгновенно достигнуть сотен вольт. Поэтому никогда не нужно крутить генератор с отключенным аккумулятором. Также предупредите об этой особенности окружающих.

Для механической защиты педального генератора идеально подойдёт старый пожарный кожух, который можно купить на рынке или найти на доске бесплатных объявлений.

Чтобы велогенератор ни за что не зацепился при его перевозке в автомобиле — сначала открутите педали, нанеся немного медной смазки на резьбу.

Вместо ненадёжного регулятора высоты седла на вертикальном генераторе можно просверлить 8-милиметровое отверстие через верхнюю трубу рамы и серию таких же отверстий в подседельном штыре. Тогда для регулировки высоты седла можно использовать ось, сделанную из бесрезьбовой части длинного болта M8.

Работа RC-генератора и его применение

Генератор представляет собой электронное устройство, обеспечивающее хорошую стабильность частоты и формы волны за счет использования резистивных и емкостных элементов. Эти генераторы называются генератором фазового сдвига или RC-генератором. Этот тип генератора имеет дополнительные преимущества, которые можно использовать на очень низких частотах. В генераторе с фазовым сдвигом 180 0 фазы могут быть получены с помощью схемы фазового сдвига вместо емкостной или индуктивной связи.Дополнительно 180 0 Фаза может быть введена из-за свойств транзистора. Следовательно, энергия, возвращаемая обратно к периферии резервуара, может быть точной фазой. В этой статье дается обзор того, что такое RC-генератор с фазовым сдвигом, как он работает, принципиальная схема с использованием операционного усилителя и биполярного транзистора и его применения.



Что такое RC-генератор?

RC Генератор представляет собой генератор синусоидальной волны, который используется для генерации синусоидальной волны в качестве выходного сигнала с использованием линейных электронных компонентов.Генератор, как и настроенные LC-контуры, работает на высоких частотах, однако на низких частотах конденсаторы и катушки индуктивности в колебательном контуре, иначе время контура было бы необычно большим.

Таким образом, этот генератор больше подходит для низкочастотных приложений. Этот генератор включает в себя цепь обратной связи и усилитель. N/w обратная связь также называется фазовым сдвигом n/w, которая может быть реализована с помощью резисторов и конденсаторов.Их можно расположить в виде лестницы. Вот почему мы называем этот осциллятор лестничным осциллятором.


Давайте поговорим о схеме RC-генератора, которую можно использовать в цепи обратной связи, прежде чем разбираться, как работает этот генератор.

Принцип RC-генератора

Принцип RC-генератора — это схема, использующая RC-цепь для получения фазового сдвига, необходимого для ответного сигнала.Эти осцилляторы обладают исключительной силой частоты, а также могут уступить чистой синусоидальной волне, используемой в широком диапазоне нагрузок.



RC-генератор с фазовым сдвигом на биполярном транзисторе

RC-фазовый генератор на биполярном транзисторе показан ниже. Транзистор, используемый в этой схеме, является активным элементом усилительного каскада. Рабочая точка по постоянному току в активной области транзистора может быть установлена ​​с помощью напряжения питания Vcc и резисторов R1, R2, RC и RE.


RC-генератор с использованием BJT

Конденсатор CE является обходным конденсатором. Здесь три RC-отрезка взяты равными, а сопротивление на последнем участке может быть R'=R-hie.

"Hie" транзистора - это входное сопротивление, которое можно прибавить к значению R", поэтому известное в схеме сопротивление сети равно "R".

Резисторы R1 и R2 являются резисторами смещения, они лучше и поэтому не влияют на работу цепи переменного тока. Кроме того, благодаря низкому импедансу, доступному через соединение RE-CE, это также не влияет на работу переменного тока.

При подаче питания на цепь шумовое напряжение начинает колебаться в цепи. В транзисторном усилителе небольшой усилитель тока базы генерирует ток, который может быть сдвинут по фазе на 180 0 .

Всякий раз, когда этот сигнал отвечает на вход усилителя, он снова будет сдвинут по фазе на 180 0 . Если коэффициент усиления контура равен единице, после этого будут генерироваться непрерывные колебания.

Схема может быть упрощена путем использования эквивалентной цепи переменного тока, тогда мы можем получить частоту колебаний, как показано ниже.

f = 1 / (2πRC √ ((4Rc / R) + 6))

Когда Rc / R равно

f = 1 / (2πRC√ 6)

Состояние непрерывного колебания,

hfe = (4Rc / R) + 23 + (29 R / Rc)

Для RC-генератора с фазовым сдвигом, где R = Rc, необходимо использовать «hfe» 56 для непрерывной генерации.

Из приведенных выше уравнений, чтобы изменить частоту колебаний, нужно изменить номиналы конденсатора и резистора.

Однако для выполнения условий колебаний значения трех сегментов должны изменяться одновременно.На практике это невозможно, поэтому RC-генератор используется как генератор фиксированной частоты, используемый для всех практических целей.

RC-генератор на операционном усилителе

RC-генератор на операционном усилителе обычно используются в качестве генераторов по сравнению с генераторами на транзисторах. Этот тип генератора состоит из операционного усилителя в качестве усилительного каскада и трех каскадных RC-цепей в качестве цепи обратной связи, как показано на рисунке ниже.

RC-генератор на операционном усилителе

Этот операционный усилитель работает в инвертирующем режиме, поэтому выход операционного усилителя смещен на 180 градусов относительно входа, который появляется на инвертирующем выводе. Кроме того, RC-цепь обратной связи обеспечивает дополнительный фазовый сдвиг на 180 градусов, что является необходимым условием для получения колебаний.

В противном случае усиление операционного усилителя можно отрегулировать с помощью таких сопротивлений, как Rf и R1.Для получения необходимых колебаний коэффициент усиления можно установить таким образом, чтобы произведение коэффициента усиления цепи обратной связи и коэффициента усиления операционного усилителя было чуть лучше 1. операционный усилитель обеспечивает коэффициент усиления более 29.

Частота колебаний может быть получена из следующего уравнения:

1 / (2πRC√ 6)

Условие генерации может быть определено как A ≥ 29.

Значение коэффициента усиления усилителя может быть получено таким образом, чтобы в цепи возникали колебания, путем регулировки резисторов R1 и Rf.

Применение RC-генераторов

Применение этого генератора включает:

90 100
  • RC-генераторы используются в низкочастотных приложениях.
  • Основными областями применения этих генераторов являются синтез голоса, музыкальные инструменты и устройства GPS, поскольку они работают на всех звуковых частотах.
  • Итак, речь идет о RC-генераторе, и частоту этого генератора можно изменить с помощью конденсаторов или резисторов.Но вообще резисторы постоянно избыточны, пока конденсаторы подстраиваются. Затем, оценивая осцилляторы с помощью LC-осцилляторов, мы видим, что более ранний использует большее количество терминов, чем последний. Следовательно, частота o/p, генерируемая этими генераторами, может значительно отклоняться от измеренного значения незначительно, чем у LC-генераторов. Однако они используются в качестве гетеродинов в музыкальных инструментах, синхронных приемниках и генераторах звуковых частот.Вот вопрос к вам, каковы преимущества и недостатки RC-генератора?

    .

    Подробная схема работы LC-генератора и принципиальная схема

    В этом посте мы поймем, как работают схемы LC-генератора, и построим один из популярных генераторов на основе LC - генератор Колпитца.



    Что такое генераторы

    Электронные генераторы используются в большинстве наших повседневных электронных гаджетов, от цифровых часов до высокопроизводительного процессора Core i7. Генераторы являются сердцем всех цифровых схем, но не только штатные генераторы цифровых схем, но и аналоговые схемы используют колебательные схемы.

    Для мгновенного AM, FM-радио, где высокочастотные колебания используются в качестве несущего сигнала для передачи сигнала сообщения.


    Существует множество различных типов генераторов, таких как RC, LC, кварцевые и т. д. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Таким образом, нет такого понятия, как лучший или идеальный генератор, мы должны проанализировать обстоятельства нашей схемы и выбрать лучший, который подходит, поэтому в гаджетах, которые мы используем каждый день, мы находим самые разные генераторы.

    LC Осцилляторы

    Давайте перейдем к объяснению LC Осциллятора.


    LC-генератор состоит из катушки индуктивности и конденсатора, как показано на рисунке ниже.

    Значение конденсатора и резистора определяет выходное колебание. Так как же они генерируют колебания?

    Итак, мы должны применить внешнюю энергию между L и C, т.е. напряжение. Подача напряжения вызывает зарядку конденсатора. При отключении питания накопленная энергия конденсатора перетекает в индуктор, и катушка начинает создавать вокруг себя магнитное поле до тех пор, пока конденсатор не разрядится полностью.

    Когда конденсатор полностью разряжен, магнитное поле вокруг катушки индуктивности разрушается, индуцирует напряжение и заряжает конденсатор с противоположной полярностью, и цикл повторяется.

    Заряд и разряд между L и C вызывают колебания, которые мы называем резонансной частотой. Однако генерация частот не будет длиться вечно из-за паразитного сопротивления, рассеивающего энергию в колебательный контур в виде тепла.

    Чтобы поддерживать генерацию и использовать генерацию с приемлемой выходной мощностью, нам нужен усилитель с нулевым фазовым сдвигом и обратной связью.

    Обратная связь подает небольшую часть выходного сигнала усилителя обратно в LC-цепь для компенсации потерь из-за паразитного сопротивления и поддержания генерации. Таким образом, мы можем генерировать постоянный синусоидальный сигнал.

    Схема приложения:

    Вот схема генератора Колпитца, который может генерировать сигнал частотой около 30 МГц.

    Предыдущая статья: Принцип работы синхронизирующего генератора Следующая статья: Сбалансированная схема микрофонного предусилителя

    .

    Различные типы генераторных цепей и их применение

    Генераторы представляют собой электронные схемы, генерирующие соответствующий электронный сигнал, обычно синусоидальный или прямоугольный. Это очень важно для других типов электронных устройств, таких как кварц, который используется в качестве кварцевого генератора. Амплитудно-модулированные радиопередатчики используют колебания для генерации несущей волны. Радиоприемник AM использует специальный генератор, называемый резонатором, для точной настройки станции. Осцилляторы есть в компьютерах, металлоискателях, а также в оружии. Ниже описаны различные типы генераторов.



    Что означает осциллятор?

    Генератор работает по принципу колебаний и представляет собой механическое или электронное устройство. Периодические колебания между ними основаны на изменениях энергии. Генераторы используются в часах, радиоприемниках, металлоискателях и многих других устройствах, в которых используются генераторы.


    Генератор



    Принцип действия генераторов

    Генератор преобразует постоянный ток от источника питания в переменный и используется во многих электронных устройствах.Сигналы, используемые в генераторах, представляют собой синусоидальную волну и прямоугольную волну. Некоторыми примерами являются сигналы, передаваемые радио- и телевизионными передатчиками, часы, используемые в компьютерах и видеоиграх.

    Типы генераторов

    Существуют два типа электронных генераторов это линейные и нелинейные генераторы. Линейные генераторы файла дают синусоидальный вход. Линейные осцилляторы состоят из массы m и ее линейной силы в состоянии равновесия. Используя низкое положение крюка, пружина создает усилие, действующее линейно при малых смещениях.


    Ниже перечислены различные типы осцилляторов, описание некоторых из них .

    • Armstrong oscillator
    • Crystal oscillator
    • Hartley oscillator
    • RC phase shift oscillator
    • Colpitts oscillators
    • Cross-coupled oscillator
    • Robinson Oscillator
    • Tri-Tet Oscillator
    Armstrong Oscillator

    Armstrong Oscillator Electronic LC Oscillator , и мы используем катушку и конденсатор для генерации этого генератора.В 912 году американский инженер Эдвин Армстронг изобрел генератор Армстронга, и это была первая схема генератора, а в 1913 году этот генератор был использован в первой электронной лампе австрийским инженером Александром Мейснером.


    Генератор Армстронга

    Генератор Армстронга известен как Раздражитель, поскольку индивидуальные характеристики сигнала обратной связи должны вызывать магнитную связь колебаний с уровнемером резервуара.Считайте, что обратная связь слабая, но поддерживающих колебаний достаточно. Следующее уравнение показывает частоту колебаний F. Осциллятор Армстронга также называют осциллятором Мейснера или осциллятором щекотки.

    f = 1 / 2Π√LC

    Чтобы получить колебание со сдвигом фазы на 180 градусов, в осцилляции Армстронга используется транзистор, как показано на рисунке выше. Из рисунка видно, что выход с первичного трансформатора, в нем транзистор, а обратная связь берется с катушки вторичного трансформатора.Видя точки полярности на вторичной обмотке трансформатора, можно поменять местами первичную обмотку. Рабочая частота получается через конденсатор С1 и первичную обмотку трансформатора.

    Осциллятор Хартли

    Файл Осциллятор Хартли представляет собой электронный осциллятор . Частота этих колебаний определяется настроенным контуром. Настроенный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности, следовательно, это LC-генератор. В 1915 году американский инженер Ральф Хартли изобрел этот осциллятор.Характерной особенностью схемы Хартли является то, что настроенная схема состоит из одного конденсатора, включенного параллельно, и двух катушек индуктивности, соединенных последовательно. Сигнал обратной связи берется из среднего соединения двух катушек для генерации. Нажмите на ссылку ниже, чтобы узнать больше о схеме и работе генератора Хартли

    Генератор Хартли

    Генератор Хартли параллелен генератору Колпитца, за исключением того, что в нем используется пара катушек ответвлений вместо двух конденсаторов ответвлений.В приведенной ниже схеме выходное напряжение создается на катушке индуктивности L1, а обратное напряжение создается на катушке индуктивности L2. Сеть обратной связи представлена ​​математическим выражением, приведенным ниже в диапазоне 30 МГц

  • В радиоприемнике используется этот генератор, имеющий широкий диапазон частот
  • Генератор Колпитца

    Генератор Колпитца разработан американским инженером Эдвином Х.Колпиттс в 1918 году. Этот генератор представляет собой комбинацию катушек индуктивности и конденсатора. Особенностями генератора Колпитца являются обратные связи для активных устройств, они берутся из делителя напряжения и состоят из двух конденсаторов, включенных последовательно через катушку индуктивности. Нажмите на ссылку ниже, чтобы узнать больше о работе генератора Колпитца и его применении.Выход соединен со входом в контуре обратной связи, имеет параллельную настроенную цепь и действует как полосовой фильтр, используемый в качестве частоты генератора. Этот генератор представляет собой электрически двойной генератор Хартли, поэтому сигнал обратной связи берется от индуктивного делителя напряжения, который имеет две последовательно соединенные катушки.

    На приведенной ниже схеме показана общая базовая схема Colpitts. Катушка индуктивности L и оба конденсатора С1 и С2 включены последовательно в параллельную цепь резонансного резервуара и задают частоту генератора.Напряжение на клемме C2 подается на переход база-эмиттер транзистора для создания колебаний обратной связи.

    Применение
    • Генерирует синусоидальные выходные сигналы очень высокой частоты
    • Используется очень широкий диапазон частот
    • Используется в радио и сотовой связи
    • Многочисленные приложения используются в коммерческих целях

    Многоволновой генератор Многоволновой осциллятор был изобретен французским инженером Жоржем Лаховским в 1920-1940 годах.Он показал, что ядро ​​волокнистой клетки является стоячим, очень похожим на электронный осциллятор, и обладает способностью получать и отправлять информацию о вибрации. Многоволновые осцилляторы являются экспериментальными, они исследуют исторический инструмент и не имеют медицинских претензий. Сборка многоволнового генератора показывает печатную плату антенны Золотого сечения.

    Применения
    • Лечебный эффект этих колебаний очень плохой из-за целостной работы
    • Лечебный процесс осуществляется всеми частями тела
    • MWO используется индивидуально во многих странах мира
    • Этот осциллятор используется для лечения рака

    В этой статье описываются различных типа генераторных цепей и их применение .Надеюсь, вы уже знаете о различных типах осцилляторов и их применении, прочитав эту статью. Если у вас есть какие-либо вопросы по этой статье или по реализации каких-либо электронных проектов, пожалуйста, оставьте комментарий в разделе ниже. Вот вопрос к вам, , какой тип генератора у генераторов LC ?

    .

    Прецизионные источники частоты и времени

    Прежде чем мы перейдем к описанию последовательных источников времени и частоты (ранжированных в порядке возрастания точности и стабильности для целей этой статьи), мы сначала кратко суммируем основные области применения источников сигналов синхронизации, встречающихся в повседневной инженерной практике.

    Фото 1. Источник опорной частоты для аудиосистем HQ — рубидиевые часы 10MX от Antelope Audio (https://bit.ly / 3Jac38N)
    • Асинхронная связь - цифровые схемы (обычно основанные на микроконтроллерах, но также и на программируемых схемах, таких как ПЛИС), которые обмениваются данными с другими устройствами через последовательные интерфейсы со стандартной скоростью передачи данных (например, 9600 бит/с, 19200 бит/с или 115200 бит/с в случае UART, RS485 и т. д. каналов) необходимы для поддержания необходимой точности тактовой частоты. Причина прозаична — отклонения частоты, особенно при передаче длинных пакетов данных, вызывают ошибки передачи, с которыми приемники взаимодействующих устройств могут быть не в состоянии справиться.По этой причине аппаратные периферийные блоки U(S)ART довольно распространены во многих современных микроконтроллерах, предоставляя функциональные возможности, облегчающие непрерывность передачи данных. Например, приемники USART процессоров STM32 обеспечивают допуск отклонений принятого сигнала на уровне, превышающем 4%, а некоторые подсемейства (например, STM32 L0) обеспечивают расширенное автоматическое определение скорости передачи данных, которое, однако, требует определенных предварительных условий для работы. .первый полученный персонаж. Спецификация интерфейса USB 2.0 требует точности частоты ± 1,5 % (для низкоскоростного режима 1,5 Мбит/с) или ± 0,25 % (для полноскоростного режима 12 Мбит/с).
    • Тактирование процессоров и систем ПЛИС - стабильные источники тактирования также необходимы для корректной работы компьютеров, мобильных устройств и прикладных процессоров во всевозможных встраиваемых системах, а также матриц ПЛИС. В то время как меньшие процессоры и почти все микроконтроллеры используют одиночные источники тактовых импульсов, поддерживаемые обширными внутренними блоками предварительного делителя и контурами фазовой автоподстройки частоты (не считая отдельных тактовых цепей для часов RTC), компьютерным системам требуется серия внешних сигналов для обеспечения частот, необходимых для правильной работы. процессор (часто в достаточно широком диапазоне, настраиваемый в рамках динамического масштабирования производительности и энергопотребления), а также все периферийные системы, память, графические сопроцессоры и т. д.
    • Часы реального времени - синхронизация - это аспект, который определенно чаще всего ассоциируется конструкторами встраиваемых систем с проблемой точных источников частоты. По этой причине львиная доля рынка микроконтроллеров сейчас оснащена встроенными генераторами, работающими с внешними кварцевыми резонаторами с частотой 32,768 кГц. Разделив это значение на простой 15-битный счетчик, можно получить точный сигнал с периодом 1 секунда.В продаже также имеются встроенные интегрированные часы реального времени, которые помимо цифровых счетчиков и схем коррекции (необходимых для подсчета дней, месяцев и лет, в том числе високосных) также оснащены точными генераторами с тепловой компенсацией.
    • Радиосвязь - современная беспроводная передача, по понятным причинам, основана на стабильных источниках опорного сигнала, которые в связи с широким применением фазовой модуляции должны обеспечивать не только постоянную частоту, но и отличные фазовые параметры или дополнительные управляющие входы , что позволяет динамически адаптироваться к потребностям устройства.Однако прогресс в области спектральных параметров должен идти рука об руку с миниатюризацией и снижением энергопотребления, что имеет особое значение в эпоху повсеместного развития сегмента IoT и мобильных технологий. Рынок телекоммуникаций, естественно, является крупнейшим получателем все более и более современных источников опорных частот.
    • Цифровые аудиосистемы - стандартные схемотехнические решения, обычно используемые в системах сбора и воспроизведения цифровых аудиосигналов, предполагают использование определенных частот дискретизации - наиболее распространенные значения 44,1 кГц (CD-аудио), 48 кГц, 96 кГц и 192 кГц.Чем выше тактовая частота, тем точнее воспроизведение звука, но т.н. джиттер (приравнивается к понятию фазового шума). При объединении нескольких систем с не очень хорошо синхронизированной синхронизацией разница в четкости воспроизведения может быть слышна самой опытной аудитории. И хотя на наличие таких искажений в основном влияют различия в тайминге отдельных блоков (а не значение частоты как таковое), есть люди, готовые вкладывать в них десятки тысяч злотых... специально разработанные атомные часы для обеспечения сверхточной тактовой частоты и низкого джиттера для всей цифровой аудиосистемы (фото 1).
    • Частотомеры - частота является одной из фундаментальных физических величин, имеющих особое значение для электроники, поэтому не нужно никого убеждать в важности ее измерения в лабораториях и конструкторских или сервисных мастерских. В то время как функция измерения частоты в настоящее время обеспечивается большим количеством универсальных измерителей (портативных мультиметров) и осциллографов, специализированные широкополосные измерители с точными, активно стабилизированными эталонными источниками (OCXO — более подробная информация о них далее в этой статье) являются частью постоянного арсенала. как профессиональных, так и профессиональных лабораторий и радиолюбительских мастерских.
    • Сбор аналоговых сигналов - источники стабильной частоты также могут использоваться для тактирования АЦП/ЦАП преобразователей, работающих в быстрых системах синхронного сбора измерительных сигналов, в том числе в спектре ниже радиодиапазона. Практически все современные преобразователи позволяют работать с внешним источником тактового сигнала, но в этом случае часто используются источники с относительно узким частотным диапазоном. Одним из применений точных источников частоты являются также фазочувствительные усилители (т.н.синхронные усилители, фото 2), используемые для обнаружения очень слабых сигналов на фоне сильных шумов и других помех. Медицинские системы визуализации, соответственно — ПЭТ и МРТ, являются особым примером чрезвычайно сложных приложений, основанных на точном измерении времени и частоты.

    Кристаллы кварца

    Обзор точных источников частоты следует начать с наиболее распространенных, используемых для синхронизации практически во всех отраслях электронной промышленности.Кварцевые генераторы (потому что речь идет именно о них) состоят из собственно кварцевого резонатора и системы, поддерживающей резонансные колебания кристалла путем введения сильной обратной связи. Сам резонатор представляет собой тонкую кварцевую пластину, изготовленную по точно подобранным размерам и геометрии и, что очень важно, вырезанную под строго определенным углом по отношению к оси кварцевого блока. Способ резки влияет на параметры резонатора и вместе с геометрией пластины позволяет формировать характеристики компонента в удивительно широком диапазоне.

    Фото 3. Вид кварцевого резонатора AT-CUT в корпусе HC49 после снятия металлической крышки (https://bit.ly/3EjdzBR)

    В настоящее время чаще всего используются резонаторы с AT-срезом и камертонными резонаторами. Первые из них основаны на пластине правильной формы (круглой или прямоугольной) с плоскими электродами, размещенными на обеих поверхностях (фото 3). Резонаторы АТ-среза выпускаются в широком диапазоне частот, обычно от 1 МГц до нескольких десятков или даже сотен МГц - в эту группу входят, в том числе.в популярный «кварц» в корпусах серии HC-49 и HC-49 U (сквозные резонаторы в «высоких» корпусах), HC-49 S
    (в обиходе именуемый «низкий HC49»), а также многочисленные резонаторы SMD типа HC-49 SM и гораздо более компактные низкопрофильные версии (фото 4). Широкий диапазон частот делает эту группу резонаторов на сегодняшний день наиболее распространенной среди прочих. для тактирования микроконтроллеров.

    В то время как пластины AT-cut используют вибрации сдвига по толщине, камертонные резонаторы, как следует из названия, работают очень похоже на популярный камертон.Более того, раздвоенная форма кварцевой пластины (фото 5) очень похожа на тот простой инструмент, которым настраивают музыкальные инструменты.

    Камертонные резонаторы встречаются в сегменте популярных часовых источников опорной частоты в сквозном исполнении (в виде небольших, продольных цилиндров диаметром 1...2 мм), а во встраиваемых системах используются небольшие резонаторы в Корпус SMT (фото 6).

    Фото 6.Резонаторы 32,768 кГц в SMD-корпусах размерами 4,1 × 1,5 мм (серия CC5VT1A производства Micro Crystal) (https://bit.ly/3ed5XWS)

    Основная работа кварцевого генератора

    Принцип работы кварцевого резонатора основан на механическом резонансе кварцевой пластины, который благодаря пьезоэлектрическим свойствам несколько "завязан" на электрический резонанс - сопротивление резонатора резко уменьшается по мере приближения к характеристике частота. В повседневной конструкторской практике почти все применения кварцевых резонаторов строятся на основе гармонического генератора Пирса-Гейта, схема которого представлена ​​на рис.

    Рис. 1. Кварцевый генератор, выполненный в топологии Пирса-Гейта. Элементы Rs, C1 и C2 подключаются снаружи интегральной схемы (например, микроконтроллера), а инвертор и — в большинстве случаев — резистор обратной связи находятся в структуре схемы (https://bit.ly/ 3pjdR7F)

    В этой схеме используется отрицательное динамическое сопротивление резонатора, которое, что интересно, представляет не только какие-то внутренние емкости (что неудивительно ввиду планарной структуры кварцевой пластины), но и последовательное сопротивление (ESR) и… индуктивность.Именно в индуктивном диапазоне кривой реактивности работают кварцевые резонаторы, используемые в системе Пирса-Гейта. Два конденсатора (C1 и C2 на рис. 1), называемые емкостью нагрузки (CL), необходимы для создания надлежащих условий работы резонансной системы — вместе с последовательным сопротивлением Rs и резонатором они вносят общий фазовый сдвиг около 180°, что в сочетании со сдвигом одного лишь отрицателя дает в сумме 360°. И именно этот сдвиг, в сочетании с усилением контура обратной связи, большим или равным единице, является выполнением так называемогоКритерии колебаний Баркгаузена для поддержания непоколебимых, устойчивых резонансных колебаний. Добротность кварцевых резонаторов достигает значений от нескольких десятков до даже нескольких сотен тысяч, что дополнительно поддерживает колебания.

    Рис. 2. Зависимость относительной частоты колебаний кварцевого генератора (отклонение в [ppm] относительно номинальной частоты) от емкости конденсаторов CL (https://bit.ly/3EiSI1E)

    Что очень важно - номинал конденсаторов существенно влияет на точную частоту генерируемых колебаний (рисунок 2).В то время как ранее описанные геометрические параметры - форма, размер и особенно толщина пластины - в наибольшей степени определяют резонансную частоту, точное значение этого параметра автоматически калибруется в процессе производства с помощью лазерного луча, травления, и т.д. строго определенное значение грузоподъемности. Поэтому производители генераторов дают рекомендуемую емкость CL, при которой элемент генерирует частоту, максимально близкую к номинальной.И это при… конкретной температуре окружающей среды (обычно комнатной, т.е. 25°С), ведь именно тепловые условия являются еще одним фактором, сильно определяющим рабочую частоту кварцевых резонаторов.

    Значение и выбор дискретных элементов генератора

    Нагрузочные конденсаторы (CL) - Отдельные диэлектрики, используемые в многослойных конденсаторах для поверхностного монтажа (MLCC), значительно различаются по своим емкостным характеристикам в зависимости от температуры. По этой причине следует использовать элементы, как можно меньше зависящие от тепловых условий — одним из наиболее часто рекомендуемых диэлектриков является керамика C0G (NP0), относящаяся к так называемым диэлектрикам.1 класс. Из-за низкой относительной проницаемости значительная часть малогабаритных конденсаторов, предлагаемых в настоящее время распределителями пассивных компонентов, изготовлена ​​из этого типа изоляторов, поэтому ничто не мешает использовать конденсаторы C0G в качестве нагрузочной емкости резонаторов.

    Резистор серии (Rs) Резистор серии , обычно рекомендуемый для систем генератора Пирса-Гейта, выполняет три основные функции. Он не только отделяет выход инвертора от комплексного импеданса, создаваемого резонатором и емкостью нагрузки, но и снижает мощность возбуждения резонатора и вводит (вместе с ближайшим конденсатором, т.е.C2 по рисунку 1) - дополнительный фазовый сдвиг, особенно полезный в низкочастотном диапазоне. Rs особенно рекомендуется в камертонных резонаторах из-за их незначительной долговечности в зависимости от мощности управления. Обычно номинал резистора Rs находится на уровне нескольких десятков...несколько сотен кОм. Стоит добавить, что в сверхмаломощных приложениях уровень мощности возбуждения резонатора часто оказывается очень важным. Более того, оптимизация количества энергии, теряемой генератором, позволяет не только снизить потребность устройства в токе питания (что особенно важно в схемах, обеспечивающих работу РТК), но и избежать нежелательных эффектов, возникающих в результате от нелинейного поведения резонатора на большой мощности.

    Рис. 3. Переходные характеристики небуферизованного инвертора, линеаризованные резистором обратной связи (https://bit.ly/3EkZqUT)

    Резистор обратной связи (Rf) - задача резистора Rf - ввести отрицательную обратную связь, которая линеаризует отрицатель, или - другими словами - сдвигает его рабочую точку в линейный, "растянутый" диапазон по сравнению с отрицателем без обратной связи и делает это так... с помощью простого КМОП-усилителя (рис. 3).Рекомендуемое значение резистора Rf уменьшается с частотой работы – примеры приблизительных диапазонов приведены в таблице 1.

    Другие системные реализации кварцевых генераторов

    Описанная выше схема Пирса-Гейта - хотя, несомненно, и самая распространенная в мире благодаря встраиваемым системам, не является единственно возможной реализацией схемы генератора на основе кварцевого резонатора. В литературе можно найти многочисленные схемы генераторов, в состав которых в качестве активных элементов входят логические элементы, операционные усилители, компараторы и даже дискретные компоненты — биполярные или полевые транзисторы.Интересный набор таких решений был представлен компанией Linear Technology в заметке по применению, озаглавленной Схемотехника для источников тактового сигнала 1985 г. — на рисунках 4…7 представлено несколько интересных примеров.

    На рис. 4 показан простой двухкадровый генератор с двухуровневой обратной связью. Резисторы 1 кОм и 3 кОм линеаризуют отдельные затворы, которые связаны друг с другом по переменному току через конденсатор. Вся система замыкается второй петлей обратной связи, которую играет сам осциллятор.Стоит отметить, что фазовый критерий Баркгаузена здесь был соблюден благодаря 180-градусному фазовому сдвигу, введенному каскадными затворами — таким образом, в целом обеспечивается необходимый 360-градусный сдвиг. Система предназначена для работы с элементами АТ-среза.

    Простой генератор Пирса, показанный на рис. 5, привлечет внимание внимательных читателей, хорошо известный из электронных учебников несколько десятилетий назад. Фактически сама схема работает почти по идентичной схеме широко описанной схемы Пирса-Гейта — одиночный биполярный транзистор, поляризованный простым источником тока, созданным последовательными диодами, резисторами 2,2 кОм, работает как линеаризованный инвертор со 180-ом фазовый сдвиг град.и 33 кОм и разъем база-эмиттер транзистора.

    Дополнительный сдвиг вносят конденсаторы 100 пФ и 22 пФ. Очень похожая система, но с постоянной поляризацией напряжения в виде делителя напряжения, также была представлена ​​в одной из заметок по применению от National Instruments.

    Схема на рис. 6 основана на интегральном компараторе и, что интересно, относится к группе релаксационных генераторов (в отличие от гармоник, среди которых топология Пирса является ведущей). Классическая схема RC-генератора, известная из многочисленных инструкций по применению и руководств, здесь обогащена резонатором, включенным параллельно конденсатору, образующему RC-цепь с резистором обратной связи.Значения пассивных элементов системы были подобраны таким образом, чтобы самопроизвольная релаксация мультивибратора (т.е. без наличия резонатора) происходила несколько быстрее (на 5...10 %) номинальной частоты резонатор - приближение к точке резонанса вызывает «кражу» энергии у RC-системы, что заставляет систему генерировать колебания нужной частоты.

    Также стоит проанализировать топологию, показанную на рисунке 7 - без резонатора система представляла бы собой "обычный" широкополосный ретранслятор напряжения с GBW на частоте 50 ГГц.Подключение кварцевого генератора между выходом компаратора и делителем напряжения, поляризующим его неинвертирующий вход, вводит в систему положительную обратную связь, «благоприятствующую» резонансной частоте резонатора и заставляющую начать генерацию колебаний. Дополнительная RC-цепочка, состоящая из резистора 22 Ом и конденсатора 820 пФ, подавляет более высокие частоты, предотвращая работу резонатора в так называемом обертонный режим, т. е. с частотой гармоники более высокого порядка (этот режим работы, однако, иногда используется в системах на основе резонаторов с АТ-срезом).

    Гибридные кварцевые генераторы

    Дискретные кварцевые резонаторы используются разработчиками электроники, часто не задумываясь о том, чтобы обеспечить им правильные условия работы. Объяснение этому факту весьма прозаично - в большинстве случаев вставка в систему "кварца" с двумя конденсаторами с типовым номиналом в диапазоне 18...22 пФ прекрасно выполняет свою задачу без необходимости выполнения какого-либо дополнительного проектирования процедуры в этой области.Одной из причин этого является также тот факт, что все более совершенные схемы тактирования, используемые в микроконтроллерах и прикладных процессорах, прекрасно справляются с запуском и поддержанием колебаний, а также обеспечивают дополнительные функции управления, например, в виде аппаратных блоков контроля (CSS в в случае процессоров STM32).

    Фото 7. Вид на гибридный кварцевый генератор после снятия металлической крышки (https://bit.ly/3phJfmI)

    Однако стоит знать, что добросовестно и тщательно проведенный процесс проектирования резонаторной системы вместе с исчерпывающей программой испытаний может спасти проект от провала, вызванного отказом в самый неожиданный момент.Более простой метод обеспечения надежности за счет обхода ловушек сложности физики генератора и с дополнительным преимуществом уменьшения количества дискретных элементов заключается в использовании гибридного кварцевого генератора. Такие компоненты содержат в своей структуре как сам резонатор, так и необходимые активные системы, обеспечивающие правильный запуск и поддержание колебаний, а их работа требует только подачи питания и (возможно) подключения дополнительного, внешнего развязывающего конденсатора.Раньше широко применялись достаточно большие генераторы в металлических корпусах, предназначенные для сквозной сборки (фото 7) - сегодня их в значительной степени вытеснили миниатюрные генераторы SMD, в которых полупроводниковая часть уже не является обычной интегральной схемой, а вот кремниевую структуру напрямую соединяют клеммы с керамическим корпусом методом склеивания (фото 8).

    Фото 8. Вид изнутри керамического корпуса кварцевого генератора SMD после снятия крышки и прямоугольной кварцевой пластины (стрелками указаны три точки крепления кварца) (https://bit.ly/ly / 3GVhBCa)

    Готовые кварцевые генераторы выпускаются в широком диапазоне частот, от килогерц до даже нескольких сотен мегагерц. К преимуществам этих систем, помимо упрощения процесса проектирования и уменьшения количества дискретных элементов, относится также достаточно широкий выбор вариантов напряжения (обычно от 1,8 В до 5 В). Существенным недостатком многих генераторов является относительно высокое энергопотребление - маломощные версии могут фактически потреблять даже несколько мА тока питания. Для систем, требующих работы в режиме пониженной мощности с резервным питанием от батареи или суперконденсатора, а при нормальной работе — от «более крупного» источника (например,питания) стоит выбрать генератор с разрешающим сигналом, позволяющим отключить генератор до того, как микроконтроллер перейдет в сверхмаломощный режим. Например, генератор SiTime SiT1602 B при нормальной работе при напряжении питания 1,8 В потребляет целых 3,5 мА, но в спящем режиме потребление падает всего до 0,6 мкА (макс. 1,3 мкА), что уже может быть приемлемым в множество практических применений. Описываемая модель доступна в широком диапазоне SMD-корпусов размером от 2,0×1,6 мм до 7,0×5,0 мм.

    Влияние температуры

    Вышеупомянутое сильное влияние условий окружающей среды на работу кварцевых резонаторов иллюстрирует рисунок 8, на котором показана зависимость относительной частоты (отнесенной к номинальному значению) от температуры. Как видите, в случае камертонных резонаторов характеристика имеет параболический характер с откалиброванным (что неудивительно) кончиком для комнатной температуры.

    Рис. 8. График зависимости резонансной частоты АТ-среза и камертонного резонатора (в.часы — «часовой хрусталь») в зависимости от температуры. Значения указаны в [ppm] относительно номинальной частоты (https://bit.ly/3pjox6c)

    С другой стороны, резонаторы с AT-срезом предлагают диаметрально другую форму и амплитуду тепловых характеристик - хотя они представляют гораздо меньшую восприимчивость к отклонениям, вызванным нагревом или охлаждением, в точных телекоммуникационных или измерительных устройствах даже эти, казалось бы, небольшие колебания абсолютно не учитываются. неприемлемо. Этот вывод привел к созданию двух групп генераторов, несравненно лучше поддерживающих стабильную частоту при изменении условий работы - речь идет о TCXO и OCXO.

    Генераторы TCXO

    Этот термин расшифровывается как Temperature Compensated Crystal Oscillator — то есть они выполняют электронную компенсацию колебаний температуры с помощью термочувствительных элементов, управляющих работой активной системы настройки. Эта схема обычно работает за счет изменения емкости нагрузки, которая, как известно из предыдущей части статьи, способна влиять на небольшой сдвиг резонансной частоты генератора. Естественно, в системах TCXO используются варикапы - перестраиваемые по напряжению емкостные диоды.Примерная схема TCXO из дискретных элементов показана на рисунке

    . Рисунок 9. Реализация дискретного TCXO с выходным буфером и активной схемой формирования сигнала термистора (RT) (https://bit.ly/3sv9vMu)

    Усилители А1 и А2 обеспечивают соответствующие напряжения усиления и смещения на термисторе РТ - далее выходной сигнал усилителя А2 через резистор 100 кОм подается на емкостной диод МВ-209, перестраивающий кварцевый генератор на основе биполярного транзистора. в небольшой степени.Генератор буферизуется компаратором LT319 A, который обеспечивает формирование выходного сигнала прямоугольной формы. Интересно, что эта система, несмотря на то, что была создана в середине 1980-х годов, обеспечивала прекрасную стабилизацию температуры, как показано на рисунке 10 — при этом начальный дрейф частоты генератора достигал 40 ppm в диапазоне 0…70°С, частотная коррекция была достигнута с максимальным отклонением 2 ppm. На сегодняшний день лучшие генераторы TCXO, выполненные в керамических корпусах SMD, которые напоминают миниатюрные кварцевые резонаторы и генераторы, достигают точности стабилизации частоты ±1 ppm, ±0,5 ppm, а часто даже 0,1 ppm во всем диапазоне рабочих температур.

    Рисунок 10. Сравнение теплового дрейфа частоты кварцевого резонатора без компенсации и с компенсацией в схеме с рисунка 9 (https://bit.ly/3sv9vMu)

    Генераторы OCXO
    Прекрасная точность, достигаемая генераторами с температурной компенсацией, все еще недостаточна в некоторых приложениях. Проблема касается в основном (но не только) устройств, работающих в тяжелых условиях, с большими колебаниями температуры, а часто также при воздействии ударов и вибраций. Всевозможные военные технологии - аппаратура радиосвязи, радиолокационные системы или системы управления полем боя - а также авиационная и космическая промышленность будут здесь уместной ассоциацией.В этих приложениях используется OCXO (Кварцевый осциллятор, управляемый печью). В их случае мы имеем дело не только с точной заводской настройкой, но и с активным контролем температуры кварцевого резонатора с помощью миниатюрного термостата и системы нагревателей, термически связанных с корпусом резонатора. Структура образца OCXO иллюстрируется диаграммой, взятой из примечаний к применению Linear Technology (рис. 11), которые неоднократно цитировались.

    Картинка № 11.Пример системной реализации генератора с активным контролем температуры (https://bit.ly/3sv9vMu)

    Хотя современные OCXO уже основаны на несколько иных системных решениях, особенно в колебательной части, принцип работы остается прежним - точный термостат регулирует температуру нагревателей сопротивления в контуре отрицательной обратной связи, используя встроенный датчик температуры. , также расположенный в непосредственной близости от самого резонатора. Интерьер современного OCXO можно увидеть на фото 9 и 10.

    Фото 10. Вид термостатической секции OCXO ENE3311A после наклона кварцевого резонатора. Видны два нагревательных резистора SMD, соединенных с резонатором (https://bit.ly/3sGu20X)

    Современные генераторы с термостатным управлением обеспечивают все лучшие и лучшие параметры, причем не только с точки зрения температурной стабильности (в случае серии OX-400/401 от Microsemi, закупленной Microchip, она даже достигает уровня ± 5 ppb в промышленных температурный диапазон), но также начальная устойчивость (± 0,2 ppm) и долговременная стабильность (эффект старения ± 1000 ppb в течение 10 лет).Время предварительного прогрева — как параметр, являющийся самым большим недостатком OCXO, кроме высокого энергопотребления — сегодня находится на уровне нескольких десятков секунд, что является действительно хорошим результатом. Важно отметить, что современные генераторы этого типа имеют возможность подачи напряжения на логическом уровне интегральных схем (3,3...5 В), а также выпускаются в корпусах SMD, что значительно упрощает процесс автоматической серийной сборки (фото 11) .

    Генераторы VCXO

    Отдельной категорией источников опорной частоты являются генераторы VCXO (Voltage Controlled Crystal Oscillator).С технической стороны VCXO аналогичен TCXO, при этом настройка осуществляется с помощью внешнего управляющего напряжения, подаваемого на один из выводов системы, а не, как это было в случае с TCXO, через встроенные аналоговые схемы. Из-за небольшого диапазона перестройки (на уровне ±100...200 ppm) этот тип схем преимущественно используется в качестве генератора ГУН в узкополосных контурах ФАПЧ, телевизионных приставках, декодерах MPEG, устройствах СВЧ или ИКТ.Другим применением VCXO являются генераторы фиксированной опорной частоты, которые из-за, например, изменяющихся условий окружающей среды требуют электронной калибровки, выполняемой без физического вмешательства в электронную систему - ведь для управления входом VCXO можно использовать, например, ЦАП-преобразователь или цифровой потенциометр. Генераторы VCXO выпускаются как в готовых вариантах (наиболее распространены керамические корпуса, известные по SMD-резонаторам и генераторам), так и в виде интегральных схем, предназначенных для работы с внешним «кварцем» — примером такой системы может Это PL500-37 фирмы Micrel, предлагаемый в корпусах SO-8, SOT23-6 и в виде кремниевой пластины.Система, выполненная по КМОП-технологии, работает с резонаторами с частотой от 36 до 130 МГц и может питаться от 2,5 В или 3,3 В. Блок-схема этой простой схемы показана на рисунке 12.

    Генераторы МЭМС

    Последней вариацией локальных частотных паттернов являются МЭМС-генераторы, постепенно набирающие популярность в различных типах приложений, что немаловажно, — в том числе и в приложениях, требующих высочайшей стабильности и надежности. Как более новые преемники классических кварцевых генераторов, МЭМС-генераторы предлагаются как в низкочастотном диапазоне (в том числе 32,768 кГц), так и в диапазоне нескольких, нескольких десятков или даже нескольких сотен мегагерц.Обратите внимание, что самые быстрые генераторы используют структуру MEMS только в качестве внутреннего эталона, а выходная частота генерируется с помощью встроенного контура фазовой автоподстройки частоты.

    Эти системы включают в себя как простые генераторы для общедоступных бытовых устройств, так и специализированные высококлассные источники частоты для самых требовательных приложений. К первым относится, например, небольшой генератор SiTime B SiT2001 B, доступный в корпусе SOT23-5 и предлагающий (в зависимости от исполнения) любую частоту в диапазоне от 1 МГц до 110 МГц, поддерживаемую со стабильностью не хуже 20...50 ppm во всем промышленном диапазоне температур (–40…+85°С — рис. 13).

    Рис. 13. Стабилизация выходной частоты МЭМС-генератора типа SiT2001B. График для десяти копий чипа (https://bit.ly/32mTPQG)

    Короткое время запуска (до 5 мс), широкий диапазон питающих напряжений (от 1,8 до 3,3 В) и функция отключения выхода или перевода всей системы в спящий режим (выбирается при покупке) делают Система является отличной и, что немаловажно, экономичной заменой классическим «кварцам» в микропроцессорных системах, не требующих стабильности TCXO (или даже лучше).

    Еще одним, очень интересным примером интегрального генератора в микроэлектромеханической технике является микросхема SiT5348 того же производителя (фото 9). Эта идеально доработанная и высокоразвитая схема (блок-схема показана на рис. 14) предлагает сверхточную стабилизацию частоты ±50 ppb в диапазоне 0…+70°C!, низкий джиттер 0,31 пс и невероятную устойчивость к вибрации и перегрузки - Дрейф частоты в зависимости от механических нагрузок составляет всего 0,009 ppb/g.Интересно, что SiT5348 доступен в трех версиях: как классический TCXO (с постоянной частотой колебаний), VCTCXO (т.е.... перестраиваемый по напряжению TCXO, представляющий собой «улучшенную» версию VCXO) и DCTCXO.

    Последний позволяет регулировать выходную частоту с помощью команд, отправляемых по интерфейсу I2C. Внимательный читатель заметит, однако, что в структуре, показанной на рисунке 14, мы имеем дело не с простым контуром ФАПЧ, а... с синтезатором частоты. Поэтому стоит уделить некоторое внимание способам обработки и распределения тактовых сигналов.

    Обработка тактовых сигналов

    Практически никогда не бывает так, чтобы сам источник частоты мог функционировать как отдельное, независимое устройство - исключением, конечно, являются модули эталонных часов, используемые в высококлассной измерительной, телекоммуникационной или военной технике, хотя они и не могли бы этого сделать. слишком много без Систем, которые «питаны» от них. В повседневной инженерной работе мы имеем дело с системами, целью которых является преобразование опорной частоты в форму, полезную в данном приложении.Сигнал генератора модифицируется как по времени и частоте (преобразование, модуляция), так и по амплитуде и форме (усиление, демпфирование, формирование импульса и т. д.). Эта тема чрезвычайно широка, поэтому мы сосредоточимся только на нескольких избранных аспектах.

    Цепи ФАПЧ и синтезаторы частоты

    Контуры фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) являются фундаментальным инструментом радиотехники и… цифровых технологий — сегодня как минимум один контур присутствует в подавляющем большинстве микроконтроллеров и прикладных процессоров, благодаря чему ядра ARM работают на тактовых частотах в несколько сотен и более мегагерц могут использовать источники с относительно низкой частотой (обычно до 25 МГц).Основной принцип PLL заключается в регулировании настраиваемого по напряжению генератора (VCO) таким образом, чтобы его выходной сигнал (Vo) оставался в фазе с сигналом, подаваемым на вход контура (Vi — рис. 15). Фазовый детектор отвечает за сравнение входного сигнала и формы выходного сигнала генератора — это его выходной сигнал, отфильтрованный по НЧ с помощью так называемого петлевой фильтр, он используется для настройки генератора.

    Обширная теория работы контура ФАПЧ делает правильное проектирование такой системы с нуля настоящей проблемой для проектировщика - оказывается, что необходимо обеспечить ряд важных параметров, в том числе стабильность, время установления, рабочее частотные диапазоны (удержание и захват), фазовый шум и т.д.К счастью, сегодня эта задача значительно упрощается благодаря встроенным синтезаторам частоты, которые, помимо собственно контура ФАПЧ, содержат также ряд встроенных цифровых схем, включая, в частности, делители частоты.

    Упрощенная блок-схема синтезатора частоты с целым числом N (с целым коэффициентом деления) показана на рисунке 16. Принцип работы самой ФАПЧ такой же, как описано ранее, отличие заключается во введении делителей частоты: R на вход опорного сигнала Fx (в примере его источником является TCXO) и N между выходом ГУН и входом фазового детектора.Контур стабилизируется в рабочей точке, при которой сигналы, подаваемые на входы фазовращателя, не только сдвинуты на постоянный угол фазы (например, 0° или 90°), но и... идентичны по частоте. Следовательно, это означает, что в состоянии синхронности выполняется уравнение (1):

    (1),

    , что после алгебраического преобразования приводит к формуле (2):

    (2).

    Таким образом, частота выходного сигнала VCO может быть установлена ​​в очень широком диапазоне.Например, синтезатор с частотой TCXO Fx = 10 МГц и делителями, установленными на: N = 50, R = 2, обеспечит выходную частоту FVCO = 250 МГц. Причем эту частоту можно перестраивать с шагом, равным 5 МГц (10 МГц/2), изменяя значение делителя N. ). В этом случае петля по-прежнему будет производить основную частоту 250 МГц, но шаг настройки будет 500 кГц.

    Практика, как обычно, ускользает от простейших, теоретических соображений - ограничение проявляется в фазовом шуме контура, который логарифмически растет с увеличением множителя контура (т.е. делителя обратной связи) со скоростью 20log (N ). Это означает, что использование высоких множителей ФАПЧ значительно ухудшает качество выходного сигнала в спектральной области или, другими словами, вызывает «размывание» пика выходного спектра. Этот эффект крайне нежелательн во многих приложениях, в том числе в первую очередь в радио (микроволновых) приложениях.

    Выходом из ситуации может стать использование синтезатора, выполненного в топологии с дробным числом N, который, как следует из его названия, позволяет получать рациональные (неполные) коэффициенты разбиения. Конечно, создать цифровой счетчик, способный делить входную частоту, например, на 12,5, было бы невозможно — вот и получается, что необходимо использовать хитрость в виде двойного делителя, который переключается в строго определенное время. количество циклов сигнала FVCO. Выбор степени деления предварительного делителя (Р или Р+1 - рис. 17) производится автоматически на основании настроек регистров конфигурации синтезатора, что позволяет получить эффективный множитель контура, равный ВР+А.

    В завершение экспресс-обзора схемы ФАПЧ и принципа работы синтезатора частоты стоит привести хотя бы один наглядный пример современного решения такого типа. Интегрированный синтезатор с дробным коэффициентом деления, получивший от Texas Instruments обозначение LMX2581 (рис. 18), включает обширный контур ФАПЧ с набором делителей, мультиплексоров, накачку заряда для настройки ГУН и… сам широкополосный генератор с выходной частотой до до 3,76 ГГц. Мощная система, для работы которой требуется всего несколько внешних компонентов (включая источник опорной частоты, например,TCXO или OCXO, а также пассивная сеть, выполняющая роль контурного фильтра), имеет размеры корпуса 5,0×5,0 мм и обеспечивает удобное управление через 3-х линейный последовательный интерфейс.

    Стандарты атомной частоты

    Описанные до сих пор частотные характеристики были основаны на явлении электромеханического резонанса кварцевой пластины или, в случае осцилляторов MEMS, на специально разработанной механической конструкции, изготовленной по монолитной технологии. Общим недостатком всех этих решений является сильная зависимость от условий окружающей среды, системного окружения и т.д.Между тем, есть приложения, для правильной работы которых требуются даже «идеальные» шаблоны, в том числе независимые. от производственных спредов. В этом преимущества атомных часов, или, другими словами, атомных стандартов частоты, в которых генерируемая частота напрямую зависит от неизменных квантовых свойств используемого материала.

    Существует несколько технологий, отличающихся не только принципом действия, но и элементом, используемым для их построения.

    • Водородные мазеры - термин мазер можно очень просто перевести как "микроволновой эквивалент лазера" - в данном случае используется принудительное излучение для усиления не светового луча, а микроволн.Технология, разработанная в 1960 г., основана на возбуждении атомов водорода в специальной камере, взаимодействующей с микроволновым резонатором, резонирующим на частоте 1,42 ГГц (соответствующей переходу атома водорода между двумя энергетическими состояниями сверхтонкой структуры). ). Эта частота усиливается электронным способом и служит для дополнительного возбуждения газа в камере. Водородные мазеры используются в (астро)физике и спутниковой геолокации, но из-за их чувствительности к условиям эксплуатации (температура, магнитное поле или внешнее излучение) они требуют твердых экранов и специальных систем для регулирования среды, в которой находится атомный резонатор.Например, водородные мазеры на борту спутников Galileo работают с точностью 0,45 нс/12 ч.
    • Цезиевые стандарты частоты - классические конструкции используют пучок атомов цезия, генерируемый нагреванием и разделяющийся в магнитном поле на два меньших потока, различающихся по энергетическому состоянию. Лучи направляются в камеру с щелью, в которой на них воздействует электромагнитное поле, управляемое генератором, способным генерировать сигналы на частоте 9,192631770 ГГц — на этой частоте система резонирует.Атомы ударяются об электрод в виде вольфрамовой нити, которая генерирует электрический сигнал — он после усиления используется для управления генератором. Классические цезиевые часы имели общую длину около 1 метра, современные конструкции во много раз меньше и основаны на технологии Coherent Population Trapping. Преимуществом цезиевых часов является их большая точность, считающаяся во многих источниках самой высокой среди обычных технологий атомных эталонов - заявлено, что они способны работать со стабильностью 10–18, что означает... одну секунду за период, сопоставимый с предполагаемым возрастом Вселенной.
    • Рубидиевые часы - классическая модель рубидиевых эталонов В основе конструкции генератора в виде герметичной камеры, заполненной высокотемпературными парами рубидия. Для возбуждения атомов используется рубидиевая газоразрядная лампа, расположенная на одном конце камеры — на другом конце фотоприемник, сопряженный с фазочувствительным усилителем и генератором, способным работать на частоте 3,417 ГГц. Атомы рубидия циклически возбуждаются микроволнами, переходя в переходное состояние, при котором поглощение света разрядной лампы наиболее сильное.Использование замкнутого контура обратной связи заставляет систему резонировать на вышеупомянутой частоте из-за различий между отдельными уровнями энергии.

    В то время как классические конструкции газоразрядных ламп все еще используются в космической отрасли, их большие размеры (фото 13) и очень сложная конструкция (рис. 19) означали, что для более «приземленных» применений необходимо было найти другие технические решения. .

    Рубидиевые стандарты

    сейчас переживают свой ренессанс и набирают популярность благодаря технологии CPT (Coherent Population Trapping) — в данном случае для стимуляции паров рубидия используется миниатюрная структура полупроводникового лазера VCSEL, модулированная микроволновым синтезатором (рис. 20).

    Рисунок 20. Блок-схема рубидиевого паттерна в технологии CPT (Coherent Population Trapping) (https://bit.ly/32wjOoQ)

    При том, что принцип действия сервопривода (созданного радиотрактом с входом сигнала, подключенным к фотодиоду) оказывается практически идентичным классическим рубидиевым часам, габариты могут быть несравненно меньшими. Сегодня атомные эталоны предлагаются в корпусах со сквозным креплением — например, атомные часы ICPT-1 (фото 14) известного бренда IQD Frequency Products имеют размеры всего 45×36×14,5 мм.

    Фото 14. Миниатюрный рубидиевый эталон в технологии СРТ, предназначенный для сквозной сборки (https://bit.ly/3mmtWHO)

    Хотя стоимость источников этого типа все еще довольно высока (на уровне нескольких тысяч евро), простота реализации и отличная производительность (оставляющая далеко позади даже лучшие OCXO) делают их чрезвычайно привлекательным решением не только для пространства и военного применения, но даже… промышленного или потребительского. Упомянутая выше модель ICPT-1 обеспечивает стабильность ± 0,5 ppb и начальный допуск ± 0,05 ppb.Растворы на основе цезия также следуют рубидиевым часам — уже есть и небольшие образцы цезия со структурой, показанной на рисунке 21.

    Стоит добавить, что физики постоянно работают над разработкой новых методов измерения времени - можно попасть в том числе к информации о сверхточных оптических часах, интенсивно разрабатываемых Национальной лабораторией FAMO, расположенной в Университете Николая Коперника в Торуни. Другие группы (например, Национальный институт стандартов и технологий) также работают над моделями на основе иттербия.

    Технологии точного хронометража — локальный источник против синхронизированного

    Одним из наиболее важных применений точных стандартов частоты является измерение времени в том смысле, в каком его понимает большинство общества, поэтому мы говорим о часах как таковых. Сегодня подавляющее большинство микроконтроллеров имеют все более совершенные встроенные часы реального времени (RTC). В качестве примера стоит упомянуть семейство STM32. В старых микроконтроллерах STM32 F1 блок RTC больше напоминал простой счетчик с настраиваемым прескалером, чем любые часы в прямом смысле этого слова, а все вычисления даты и времени приходилось делать программно.Однако в этом вопросе наметился прогресс — более новые семейства STM32 (например, STM32 L0) имеют в разы больше регистров, благодаря чему есть возможность напрямую считывать отдельные поля даты и времени (год, месяц и числа дня и день недели , а также часы и минуты), секунды или даже их доли). Тем не менее, точность RTC зависит от стабильности и производственного допуска используемого стандарта частоты. Конечно, можно попробовать использовать источник сигнала с высокой стабильностью, но есть и другой подход - достаточно время от времени корректировать настройки, используя внешний источник данных навремя.

    • Генераторы с GPS-синхронизацией - системы спутниковой геолокации основаны на сигналах времени, посылаемых спутниками, синхронизированными благодаря встроенным резервным атомным часам. Приемник GPS (или другой) вычисляет положение на основе времени получения отдельных меток времени, используя принцип триангуляции. По этой причине чрезвычайно точная информация о текущем времени является своего рода «побочным эффектом» работы спутниковых систем, поэтому любое устройство со встроенным приемником геолокации может точно корректировать время на основе полученных данных.
    • Синхронизация с сигналом DCF77 - радиосигналы, отправляемые Федеральным физико-техническим институтом в Брауншвейге с использованием 50-киловаттного АМ-передатчика, генерируются на основе сигнала расположенного там атомного эталона цезия и несут информацию о дате , время и летнее или зимнее время, и даже... важные для населения прогнозы погоды или оповещения о гражданской обороне и стихийных бедствиях. Кадр сигнала DCF77 состоит из 59 бит, передаваемых со скоростью 1 бит/с на несущей частоте 77,5 кГц.Уменьшение амплитуды на 0,2 с означает бит «1», а уменьшение на 100 мс - бит «0» (рис. 22). Для приема данных от передатчика в Германии можно использовать простой АМ-приемник, например MAS6180C (рис. 23), присутствующий в популярных модулях, оснащенных ферритовой антенной.
    • Серверы времени NTP - Протокол синхронизации времени NTP (Network Time Protocol) был разработан еще в 1985 году и с тех пор постоянно используется. Это позволяет выполнять автоматическую синхронизацию времени по операционным системам (время Windows в случае гигантских систем из Редмонда, SNTP во встроенных приложениях, системах Linux и т. д.).). Достаточно простой алгоритм отлично справляется с компенсацией задержек при передаче отдельных пакетов — клиент отправляет запрос текущего времени на NTP-сервер и ждет ответа. Сервер отправляет его обратно с информацией о моменте получения запроса и отправки ответа. На стороне клиента есть возможность рассчитать не только задержку передачи, но и разницу, на которую нужно скорректировать местное время.

    Резюме

    В этой статье мы постарались максимально полно осветить тему временных и частотных паттернов.Как видите, самые популярные решения в настоящее время основаны на старом хорошем кварцевом резонаторе, хотя и этот потихоньку заменяется более современными МЭМС-генераторами. И хотя уже есть коммерчески доступные компенсированные (TCXO) и активно стабилизированные (OCXO) генераторы с отличными параметрами, иногда атомные часы все еще безраздельно господствуют. Физика не уступает инженерам и до сих пор является «автором» самых стабильных частотных паттернов — поэтому в ближайшие годы можно ожидать дальнейшей миниатюризации атомных часов и их цены, вероятно, с годами упадут до нынешнего уровня OCXO.

    англ. Пшемыслав Муш, EP

    .

    Сегодня сложно представить современные системы автоматизации без передовых датчиков приближения. Такие элементы играют ключевую роль во многих устройствах, и их использование ограничивается только изобретательностью инженеров. Существует несколько типов датчиков приближения, в том числе: индуктивные датчики, лазерные и оптические датчики, ультразвуковые датчики, магнитные датчики и емкостные датчики. Чем они характеризуются и каково их применение? Проверять!

    В этой статье вы узнаете:

    • По какому принципу работает датчик приближения?
    • Как работают индуктивные датчики?
    • Как работают лазерные и оптические датчики?
    • Как работают ультразвуковые датчики?
    • Как работают магнитные датчики?
    • Как работают емкостные датчики?

    Датчики приближения - для чего они нужны?

    21 век – это не только бурное развитие компьютеров и информационных технологий, но и автоматизация.Однако все более совершенные устройства нуждаются во все большем количестве различных типов датчиков. Среди них мы можем найти простые датчики, основной задачей которых является сигнал о присутствии, а также очень продвинутые датчики для обработки трехмерных изображений. Однако чаще всего в автоматизации используются датчики приближения. Для чего они? Их основная задача — сигнализировать о наличии объекта бесконтактным способом. Ниже перечислены наиболее популярные типы датчиков приближения.

    Индуктивные датчики

    Первые модели таких датчиков появились в 60-х годах ХХ века и по сей день являются одними из наиболее часто устанавливаемых в системах автоматизации. Такие индуктивные датчики (например, Truck BI2-EG08-AN6X-V1131) идеально подходят, когда необходимо обнаружить элемент из металла на очень близком расстоянии от датчика. Индуктивные датчики приближения могут отличаться корпусом и его типом. Однако структура каждого индуктивного датчика состоит из следующих частей:

    • катушка,
    • осциллятор,
    • схемы обнаружения,
    • выходных цепей.

    Каков принцип работы индуктивного датчика приближения? В таких датчиках переменный ток вырабатывается генератором, а затем проходит через катушку для создания магнитного поля. Именно направление установки катушки определяет, где находится активная поверхность датчика. Когда металлический предмет попадает в поле обнаружения датчика, он создает магнитное поле, направленное противоположно полю, создаваемому катушкой. Это приводит к уменьшению амплитуды колебаний и обнаруживается схемой обнаружения.Это активирует выходные цепи. Эти типы датчиков приближения чаще всего используются в промышленном секторе.

    Корпуса индуктивных датчиков могут быть самыми разными, но наиболее популярными и наиболее покупаемыми являются цилиндрические датчики (например, XSAV11373 SCHNEIDER). Индуктивные датчики приближения могут обнаруживать различные типы металлов.

    При выборе индуктивного датчика обратите внимание на такие параметры, как:

    • диапазон датчика - обычно выражается как максимальный диапазон индуктивного датчика.Это зависит от того, из какого металла сделан обнаруженный объект.
    • гистерезис - чаще всего выражается в процентах, входит в функцию диапазона датчика. Это разница в расстоянии, на которое реагирует индуктивный датчик, когда металл приближается к поверхности датчика и удаляется от нее. Величина гистерезиса в основном зависит от типа и размера датчика и обычно не превышает 20% диапазона измерения.
    • материальный фактор (уменьшение диапазона) - для данного типа датчиков используется шкала значений материального фактора.Он определяет приблизительный диапазон действия индуктивного датчика для данного материала.
    • лицевая сторона сенсора - то, как установлена ​​лицевая сторона сенсора, также очень важно. От этого зависит, будет ли дальность действия датчика больше или меньше. Инкапсулированная поверхность индуктивного датчика приближения обычно имеет меньший радиус действия, но более точную точку подключения. С другой стороны, неразработанные сенсорные головки имеют больший радиус действия, но менее точную точку крепления.
    • Степень защиты (назначение и сопротивление датчика) - определение условий и где можно использовать датчики приближения.

    Оптические и лазерные датчики

    Другим типом датчиков приближения являются фотоэлектрические датчики, в которых источником света являются, например, лазерные диоды (например, Banner QS18VP6LAF). Часто производители используют модуляцию светового луча, что значительно снижает шум и энергопотребление. Чаще всего на рынке можно встретить лазерные датчики приближения, в которых передатчик совмещен с источником света, хотя есть и модели с отдельными модулями.Благодаря лазерным датчикам можно обнаруживать даже очень маленькие объекты и даже их минимальные смещения. Датчики этого типа быстро реагируют, а также характеризуются очень большой дальностью обнаружения. С другой стороны, проблема может заключаться в высокой чувствительности лазерных датчиков к загрязнению. На рынке мы можем найти лазерные датчики, которые используют прямое отражение от объекта, которые используют отражение от отражателя на объекте (объект обнаруживается, когда он загораживает испускаемый световой луч), и используют отражение поляризованного света (он реагирует только на луч с заданного направления, а другие лучи игнорируются).Некоторые модели работают с использованием так называемого барьеры (передатчик и приемник отделены друг от друга). Обнаружение объекта происходит, когда этот объект разрывает балку между двумя модулями. На рынке также имеются оптические датчики, в которых вместо лазерного диода используются светодиоды (например, XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Однако принцип работы оптического датчика аналогичен принципу действия лазерной версии.

    Ультразвуковые датчики приближения

    Ультразвуковые датчики

    — это решение, которое как минимум на 30 лет моложе, чем, например, оптические или индуктивные датчики.В ультразвуковых датчиках (например, Banner QS18UPAQ8) ультразвуковая волна излучается в сторону обнаруженных объектов. Когда эта волна действительно достигает объекта, она отражается от него и возвращается к датчику. Однако в этом случае проблема заключается в том, что ультразвук может также отражаться от объектов, которые не измеряются (например, корпуса машины). Поэтому во избежание искажения измерения считается время, прошедшее от отправки до приема волны. Когда это время меньше, чем предполагалось ранее, датчик распознает, что он обнаружил объект, а когда больше — отражение было от машины или стены.Ультразвуковые датчики приближения имеют множество преимуществ, в т.ч. они устойчивы даже к крупным загрязнениям, могут работать в жидкости и обнаруживать различные типы объектов.

    Магнитные датчики приближения

    Магнитные датчики (например, электронный MZ070186) относятся к простейшим датчикам приближения. Принцип их действия заключается в управлении контактами под действием магнитного поля, источником которого может быть электромагнит или постоянный магнит. В зависимости от модели датчика контакты могут быть приспособлены для проведения малых токов или для высоких индуктивных нагрузок.В отличие от других датчиков приближения, магнитные датчики имеют простую конструкцию, в них нет электроники, которая могла бы сломаться. Благодаря тому, что магнитные датчики приближения отличаются высокой устойчивостью к пыли и высоким температурам, а также магнитным вибрациям, их можно использовать в сложных условиях эксплуатации.

    Такие датчики приближения также обладают высокой устойчивостью к перегрузкам и перенапряжениям, а датчики могут использоваться в различных системах автоматизации (например,для пневматических цилиндров). Однако следует учитывать низкую чувствительность таких датчиков и необходимость использования магнитов или электромагнитов.

    Емкостные датчики приближения

    Емкостные датчики

    (например, L80. CDWM3020ZPM SELS) могут использоваться для обнаружения как металлических объектов, так и других типов препятствий (вода, дерево, пластик и т. д.). Особенно возможность обнаружения предметов из пластика означает, что емкостные датчики охотно устанавливаются в системах упаковочных машин, но их также используют, например, для обнаружения наполнения бака жидкостью и т.д.Датчик этого типа работает путем измерения изменения емкости между объектом и датчиком. Это создает конденсатор, емкость которого зависит от расстояния между объектом и датчиком. Когда объект появляется в поле обнаружения, емкость конденсатора увеличивается, что сигнализирует генератору о работе. Увеличилась или уменьшилась частота, определяется схемой обнаружения и приводит в действие усилитель, который питает контакты реле.

    Большим преимуществом емкостных датчиков является возможность легкой настройки их чувствительности (рабочего расстояния).Эта чувствительность зависит от размера датчика, а также материала обнаруживаемого объекта.

    Кроме того, емкостные датчики чрезвычайно устойчивы к помехам, таким как: пыль, аэрозоль в воздухе или электромагнитное воздействие. По этой причине емкостные датчики приближения используются в различных отраслях промышленности – пищевой, автомобильной, а также в складской и переносной технике.

    Датчики приближения в предложении Onninen

    На рынке представлены различные типы датчиков приближения, и производители превосходят друг друга в инновационных дизайнерских решениях.Это означает, что вы можете легко выбрать правильный датчик для данной системы автоматизации и в полной мере использовать его возможности. Вы можете выбрать датчики приближения в зависимости от ваших предпочтений. Вы можете выбрать среди прочего емкостный датчик, индуктивный датчик, лазерный или оптический датчик, ультразвуковой датчик, магнитный датчик. Ознакомьтесь с предложением датчиков приближения в магазине Onninen и выберите продукт, соответствующий вашим потребностям!

    См. Датчики приближения в магазине

    .

    Емкостные датчики приближения - конструкция, работа и применение

    Емкостные датчики приближения являются отличной заменой индуктивным датчикам. Они всегда будут работать, когда вы не можете использовать их, не опасаясь какого-либо повреждения или выхода из строя. Они отличаются не только точностью, но и надежностью.

    Емкостные датчики

    отличаются от других моделей своей функциональностью, позволяющей обнаруживать металлические и неметаллические элементы из любых материалов.Так они способны найти бумагу в стопке, жидкость в неметаллической трубке или проверить наполнение бутылок какой-либо жидкостью. Однако у них меньший радиус действия, следовательно, они более восприимчивы к грязи, а также к препятствиям, которые могут находиться между ними и обнаруживаемыми элементами.

    Узнайте о конструкции и применении емкостных датчиков приближения

    .

    Конструкция емкостного датчика также аналогична конструкции индуктивного датчика. Однако, в отличие от него, у него вместо катушки конденсатор в виде крышки.Есть еще вторая крышка, но это объект, который находится близко к лицевой стороне сенсора. Что касается параметров конденсатора, то при приближении к объекту они изменяются, и весь процесс фиксируется схемой датчика. Вы можете проверить, как выглядят такие датчики в магазине аксессуаров для ЧПУ - https://www.akyszne.cnc.info.pl/160-automatyka/czujniki/czujniki-zblizeniowe-pojemnosciowe

    Видно, что и внешний вид, и способ изготовления, и адаптация к среде, в которой работает емкостной датчик, аналогичны индуктивному.Если вы ищете правильный датчик, вы можете выбрать датчики с питанием от постоянного и переменного тока. Также хорошо обратить внимание на максимальную частоту переключения датчика. Наиболее распространенное значение — десятки герц, но тогда его нельзя использовать в быстрых приложениях.

    Чаще всего емкостные датчики приближения используются для обнаружения электропроводящих или непроводящих материалов в твердом, жидком или порошкообразном состоянии (стекло, металл, пластик, масло, вода, картон, бумага).Кроме того, они используются для бесконтактного обнаружения содержимого упаковки, обнаружения и подсчета предметов из бесцветных материалов и проверки наличия жидкости в бутылках.

    Как работают емкостные датчики приближения?

    Работа датчика приближения емкостного основана на измерении емкости конденсатора в зависимости от расстояния между его обкладками, на которых находится датчик, и обнаруживаемым объектом. Стоит помнить, что если искомый объект находится в поле чувствительности двигателя на расстоянии, меньшем установленного порогового значения, то датчик-генератор с двумя плоскими электродами возбуждается на заданную мощность и начинает вибрировать.

    Важной информацией также является тот факт, что чем меньше диэлектрическая проницаемость обнаруживаемого материала, тем меньше расстояние от датчика должно определяться. Каждый материал имеет свою константу. В случае воздуха это 1, в то время как бумага имеет это значение 2,3, стекло 5-15, металл 50-80 и вода 80,

    .

    Есть ли недостатки у емкостных датчиков приближения?

    Недостатком, на который чаще всего указывают емкостные датчики, является низкая устойчивость к свойствам диэлектрика между обкладками, т.е. к загрязнениям и влажности воздуха.Несмотря на это, никаких рекомендаций по использованию емкостных и оптических датчиков разработано не было. К сожалению, оба они подвержены загрязнению, но реагируют на него по-разному, поэтому каждый случай нужно рассматривать индивидуально. Наименьший процент ошибок обеспечат профессиональные датчики приближения от ведущих компаний.

    Бесконтактно-индуктивные, бесконтактно-емкостные, температурные, галлотронные, фотоэлектрические, датчики давления, отклонения и многое другое можно найти в магазине комплектующих для ЧПУ по адресу: https: // www.аксессуары.cnc.info.pl/92-automatyka/czujniki

    .

    РАДИОТЕХНИКА БЕЗ БОЛЬШИХ ПРОБЛЕМ электроника - 6055046265


    РАДИОТЕХНИКА БЕЗ БОЛЬШИХ ПРОБЛЕМ
    Отто Лиманн

    WKiŁ 1978, стр. 376, состояние db (немного повреждена обложка)


    Основные знания и понятия, используемые в радиотехнике. Описания пассивных компонентов, систем элементов, диодов, транзисторов электронных ламп.Работа усилителей, выпрямителей, демодуляторов, электроакустических преобразователей. Новости звукозаписи. Описание различных типов радиоприемников. Основная информация об антеннах, каскадах микширования, усилителях ПЧ и м.ч. Обзор различных типов радиоприемников.

    1. Введение
    1.01. Что такое радио?
    1.02. Диапазоны частот
    1.03. Нужны усилители
    1.00. Преобразователь (преобразователь частоты)
    1.05. Система блокировки радиоприемника
    Шкалы и цифры
    1.11 до 1.13. Бревно деление
    1.14 и 1.15. Децибелы
    2. Основные вопросы
    Напряжение, мощность, сопротивление
    2.01. Закон Ома - характеристика сопротивления
    2.02. Уклон характеристики
    2,03 и 2,04. Сопротивление постоянному току и дифференциальное сопротивление
    2.05. Удельное сопротивление
    2,06 и 2,07. Электроэнергия и потери мощности
    2.08 и 2.09. Гипербола мощности
    2.10. Делитель напряжения
    2.11 и 2.12. Управляемый делитель напряжения
    2.13. ТТХ
    2.14 и 2.15. Внутреннее сопротивление источников напряжения
    2.16 и 2.17. Согласование напряжения и мощности
    Согласование напряжения
    Согласование мощности
    Переменный ток
    2.21. Синусоидальное напряжение
    2.22. Параметры синусоиды
    2.23. Фазовый угол
    2.24. Векторная диаграмма
    2.25. Сложение синусоидальных колебаний одной частоты
    2.26. Добавление синусоидальных колебаний разной частоты
    2.27. Суммарный стереосигнал
    2.28. Дифференциальный сигнал в стерео
    2.29. Гармоники, коэффициенты гармонических искажений (коэффициент нелинейных искажений)
    2.30. Перемножая синусоидальные колебания одной частоты
    2,31 и 2,22. Умножение синусоидальных колебаний с различной частотой
    2.33. Смешивание продуктов
    Вместимость
    2.41. Конденсатор
    и емкостью 2,42 и 2,43. Емкостная реакция
    2.44. Емкостный ток в зависимости от частоты
    2.45. Угол потери
    2.46. Емкостный делитель напряжения
    Индуктивности
    2,51 и 2,52. Закон электромагнитной индуктивности
    2.53. Индуктивное сопротивление
    5.54. Фазовый сдвиг, импеданс (кажущееся сопротивление)
    2,55 и 2,56. Соединительные катушки. Взаимная индуктивность
    Колебательные цепи и электрические волны
    2.61. Замкнутый вибрационный контур
    2.62. Разомкнутая вибрационная цепь, диполь
    2.63. Антенна
    2.64. Электромагнитное поле
    2.65. Диапазоны волн
    Приемные антенны
    2.71. Дипольная антенна УКВ
    2.72. УКВ
    , соответствующий 2,73. Стержневая антенна УКВ
    2.74. Антенный кабель УКВ
    2,75. Средневолновые антенны
    2.76. Принцип работы ферритовой антенны
    Модуляция передатчиков
    2.81 и 2.82. Амплитудная модуляция (АМ)
    2.83. Частотная модуляция (ЧМ)
    2.84. Отклонение частоты
    2,85. Лучшее качество воспроизведения благодаря частотной модуляции
    2.86. Двойная модуляция в стерео (мультиплексный сигнал)
    3.Пассивные компоненты
    Постоянные резисторы
    Регулируемые резисторы, поворотные резисторы
    3.01 и 3.02. Характеристики вращающихся резисторов
    3.03. Нагрузочная способность и температурный коэффициент сопротивления
    Резисторы, сопротивление которых зависит
    от температуры и напряжения.
    3.04. Отожженная проволока в качестве резистора с положительным температурным коэффициентом сопротивления
    3,05 до 3,07. Положительный температурный коэффициент резисторов (PTC)
    3.08 и 3.09. Резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (NTC)
    3,10 до 3,12. Варисторы
    Конденсаторы
    3.21. Типы и символы
    3.22. Заземляющие конденсаторы
    3.23. Вращающиеся конденсаторы
    Катушки
    3.31. Катушки низкочастотные
    3.32. Катушки ВЧ
    3.33. Вариометрические катушки
    Трансформаторы
    3.41. Муфта между двумя катушками
    3.42. Коэффициент текущей ликвидности
    3.43. Резистивная шестерня
    3.44. Трансформаторы сетевые
    3.45. Входной трансформатор и трансформатор промежуточного каскада
    3.46. Выходной трансформатор
    4. Расположение элементов
    RC-элементы
    4.01. Последовательное соединение H и C
    4.02. Серия RC в качестве частотно-зависимого делителя напряжения
    4.03. Фильтр нижних частот
    4.04. Фильтр верхних частот
    4.05. Резистор и конденсатор соединены параллельно
    4.06. Влияние сопротивления на полосу пропускания 9004 4,07 и 4.08. Регулятор цвета
    Свойства вибрационных контуров
    4.11. Резонансное сопротивление параллельного колебательного контура
    4.12. Значения резонансного импеданса
    4,13 и 4,14. Полоса резонансного контура
    4.15. Полоса пропускания и резонансное сопротивление на различных частотах
    4.16. Сопротивление последовательного резонансного контура
    Фазовый угол в колебательных контурах
    4.17 и 4.18. Фазовые характеристики параллельного резонансного контура
    4.19. Фазовые характеристики последовательного включения в счетверенной схеме
    4.20. Фазовые характеристики параллельного контура в тройном соединении
    Частные случаи колебательных контуров
    4.21 и 4.22. Виброконтур с постукиванием
    4.23. Это Схема
    4.24. Тросик УКВ
    4.25. Камертонные резонаторы
    4.26. Кварцевый вибратор
    4.27 и 4.28 Эквивалентная схема и резонансные частоты пьезокристаллов
    ЖК-элементы в качестве фильтров
    4.29. Фильтр LC
    4.30. Подходящий фильтрующий элемент LC
    4.31. LC-элемент как фильтр верхних частот
    4.32. Акустические переключатели LC
    4.33. Антенные кроссоверы
    Связанные цепи
    4.41. Резонансные характеристики изолированных друг от друга цепей
    4.42. Резонансные характеристики связанных цепей
    4.43. Индуктивная связь обеих цепей
    4.44. Нижняя связь
    4.45 Емкостная связь нижних цепей
    4.46. Фазовые характеристики полосового фильтра
    4.47 и 4.48. Керамические фильтры
    4,49 и 4,50. Гибридный пятиконтурный фильтр
    5. Диоды
    Характеристики
    5.01. Пограничные слои р-н
    5.02. Пограничный слой и барьерный слой
    5.03. Емкость барьерного слоя
    5.04. Характеристики диода
    5.05. Температурная зависимость
    5.06. Характеристики проводимости
    5.07. Характеристики емкостного диода
    5.08 и 5.09. Стабилитроны
    5.10. Статическое прямое сопротивление
    Применение
    5.11 и 5.12. Диод в качестве переключателя, управляемого напряжением.
    5.13. Характеристики выпрямителя
    5.14–5.16. Получите контроль с порогом
    5.17 и 5.18. Переключающий диод с внешним управлением
    5.19 и 5.20. Полупроводниковые диоды в качестве стабилизаторов и ограничителей напряжения
    5.21 и 5.22. Стабилизация с помощью стабилитронов
    6. Транзисторы
    Транзистор биполярный
    6.01. Графический символ и структура
    6.02. Плоская структура
    6.03 и 6.04. Входные характеристики и входные сопротивления
    6.05. Прирост по току
    6.06. Усиление переменного тока
    6.07. Семейство характеристик
    с 6.08 по 6.10. Остаточные (нулевые) токи
    6.11. Схема замещения транзистора
    6.12. Транзистор в виде креста
    6.13. Предельная частота транзистора
    Параметры работы транзистора
    6.14. Рабочая точка, основание делителя напряжения
    6.15. Стабилизация уставки сопротивлением эмиттера
    6.16. Стабилизация термистором NTC
    6.17. Стабилизация диодом
    6.18. Охлаждение силовых транзисторов
    Полевой транзистор
    6.21. Диод управления обратным смещением
    6.22. Два емкостных диода создают ток
    6.23. Проводящий канал контролируется сопротивлением
    6.24. Графические обозначения полевого транзистора с барьерным слоем
    6.25. Семейство характеристик полевого транзистора с барьерным слоем ка-
    типа n
    6.26. Дополнительный слой изоляции улучшает характеристики входной цепи
    полевого транзистора
    . 6.27.
    Металлооксидный полевой транзистор (MOSFET) 6.28 и 6.29. Обычно Вкл. - Обычно Выкл.
    6.30. Графические символы
    6.31 и 6.32. МОП-транзисторы с двойным затвором
    7. Лампы
    Вакуумные диоды
    7.01 и 7.02. Структура диода и эмиссия электронов
    7,03–7,06. ВЧ-диоды и выпрямительные лампы
    Усилительные лампы
    7.11. Сетка и анод
    7.12 до 7.15. Маркировка электродов
    7.16. Работа в сети
    7.17. Характеристики и параметры
    7.18. Анодное сопротивление и коэффициент усиления
    7.19. Тетродес
    7,20 до 7,22. Емкость сети — анод
    7.23. Контрольные лампы
    7.24 и 7.25. Смесительные лампы
    7,26 до 7,28. Индекс настройки
    8. Базовые усилители
    Базовые схемы на биполярных транзисторах
    8.01. Конфигурация с общим эмиттером (OE)
    8.02. Общая базовая конфигурация (OB)
    8.03. Конфигурация высокочастотного OB
    8.04 и 8.05. Конфигурация с общим коллектором (ОК)
    8.06. Эмиттерный повторитель как регулируемое сопротивление
    8.07. Стадия реверса фазы
    Принципиальные схемы на полевых транзисторах
    8.11. Конфигурация общего источника
    8.12. Общая конфигурация шлюза
    8.13. Непрямая конфигурация шлюза
    8.14. Конфигурация с общим стоком
    Основные контуры труб
    8.21. Система с общим катодом
    8.22 и 8.23. Общая компоновка сетки
    8.24. Интерфейсы
    8.25. Система с общим анодом = катодный усилитель
    Формы сигналов на характеристических плоскостях
    8.31. Диаграмма напряжения усиления активной четверки
    8.32. Фаза напряжения коллектора для конфигурации OE
    8.33. Форма усиленного сигнала представлена ​​на семействе выходных характеристик

    8.34. Мощность постоянного и переменного тока, определяемая на уровне характеристики
    Многокаскадные базовые системы
    8.с 41 по 8.44 Схема Дарлингтона
    8.45. Трехкаскадный усилитель Дарлингтона
    Дифференциальные усилители
    8.51. Принцип работы дифференциального усилителя
    8.52. Стабилизация тока эмиттера
    8.53 и 8.54. Дифференциальный усилитель с регулируемым усилением
    8.55. Дифференциальный усилитель с несимметричным входом
    8.56. Усилитель с несимметричным выходом
    8.57. Усилитель высокой частоты
    8.58. Дифференциальные усилители на интегральных схемах
    8.59.Выход через транзистор
    Двухтактный усилитель
    8.61. Двухтактный усилитель
    8.62 и 8.63. Класс В
    8.64. Цепь оппозитного ряда
    8.65. Инвертирующий каскад IZ заменяет входной трансформатор
    8,66 и 8,67. Бестрансформаторный оконечный каскад с дополнительными транзисторами

    8.68. Квазикомплементарная заключительная стадия
    8.69. Генерация напряжения смещения диодом
    8.70. Генерация напряжения смещения на транзисторе
    9.Обратная связь — техника управления
    Самовозбуждение — положительная обратная связь
    9.01. Усиление ВЧ напряжения
    9.02. Положительный отзыв
    9.03. Генерация вибрации
    9.04. Аудион
    9.05. Акустическая обратная связь.
    9.06 и 9.07. Генераторы
    Генераторы на транзисторах
    9.11. Генератор на транзисторах с индуктивной связью
    9.12. Резонансный контур с отводом на коллектор
    9.13. Муфта эмиттера
    9.14. Трехточечный генератор в конфигурации OB
    9.15. Транзисторный генератор в виде креста
    9.16. Вибрационная система УКВ
    9.17. УКВ-генератор
    Ламповые генераторы
    9.18 и 9.19. Генератор с индуктивной обратной связью
    9.20. Параллельное питание генератора
    9.21. Трехточечная индукционная система
    9.22. Система Колпитца
    Управляемые генераторы
    9.23 и 9.24. Стопорный осциллятор
    9.25. Генератор с фазовращателем
    9.26. Синтез частот
    9.27. Восстановление несущей частоты
    9.28. Генераторы релаксации
    Отрицательные обратные связи
    9.31 и 9.32. Принцип работы отрицательной обратной связи
    9.33 до 9.35. Отрицательная обратная связь уменьшает искажения
    9.36. Параллельная обратная связь по отрицательному напряжению
    9.37. Отрицательная обратная связь по параллельному току
    9.38. Отрицательная обратная связь по последовательному напряжению
    9.39. Отрицательная обратная связь по последовательному току
    9.40 и 9.41. Эмиттерный повторитель как петля отрицательной обратной связи
    9.42. Низкочастотная повышающая муфта
    9.43. Отрицательная обратная связь, повышающая высокие частоты
    9.44. Искажение положительных отзывов
    9.45. Принцип нейтрализации
    9.46. Нейтрализация эквивалентна мостовой схеме
    9.47. Нейтрализованный транзисторный каскад
    9.48 и 9.49. Нейтрализация эмиттерной катушкой
    9.50. Триодная нейтрализация
    Регламент
    9.51 и 9.52. Настройка, контроль и регулирование
    9.53. Простая схема управления
    9.54. Цепь управления настраивается на требуемое значение
    9.55. Прямой контроль
    Автоматическая регулировка усиления (ARW)
    9.56 Задача ARW
    9.57 ARW на прием AM
    9.58 Нижний контроль
    9.59 и 9.60 Контроль увеличения
    9.61 и 9.62 Диод как датчик
    9.63 Контрольный усилитель .904.04 Настройка 9 понижение (вниз) усиления p-ступени.часть
    9.65. Транзисторный каскад ПЧ с дополнительной регулировкой
    9.66. Усилитель регулирующего напряжения
    9.67. Регулировка порога
    9.68. Контроль распределения тока
    Автоматическая настройка
    9.71. Принцип действия
    9.72. Форма управляющего напряжения
    9.73. Схема настройки.
    9.74. Работа автонастройки управления
    Стабилизация электропитания
    9.81. Принцип стабилизации серии
    9. и 2. Транзистор в качестве последовательного стабилизатора
    9.83. Простой последовательный стабилизатор - эмиттерный повторитель
    9.84. Серийная стабилизация с усилителем управления и регулируемым выходным напряжением
    9.85. Сдвоенный регулируемый источник питания
    10. Выпрямители и демодуляторы
    Сетевые выпрямители
    10.01. Блок-схема
    10.02. Зарядный конденсатор и фильтр
    10.03. Напряжение шума
    10.04. Измерение звукового напряжения
    10.05. Полноволновое выпрямление
    10.06. Выпрямитель по мостовой схеме (схема Греца)
    10.07. Форма характеристики двухполупериодного выпрямителя
    Демодуляционный АМ.
    10.11. Выпрямление ВЧ модулированных сигналов
    10.12. Диод включен последовательно с нагрузкой
    10.13. Диод включен параллельно сопротивлению нагрузки
    10.14. Отрицательные управляющие напряжения
    10.15. Положительные управляющие напряжения
    10.16. Демодулятор на активных транзисторах
    10.17. Демодуляция АМ с удвоением напряжения
    10.18. Детектор-приемник
    10.19. Демодулятор АМ с детектором произведения
    Демодуляторы ЧМ
    10.21. ЧМ демодуляция на частотно-зависимом сопротивлении
    10.22. Фазовый дискриминатор
    10.23. Векторная диаграмма фазового дискриминатора
    10.24. Характеристики преобразователя
    10.25. Детектор соотношения
    10.26. Детектор отношений в качестве моста
    10.27. Детектор отношений в интегральных схемах
    10.28. Демодулятор совпадений
    10.29. Базовая система демодуляции совпадений
    10.30. Импульсные формы демодулятора совпадений
    10.31. Демодулятор совпадений на интегральной микросхеме
    10.32. Демодулятор совпадений со схемой фазового сдвига
    10.33. Детектор синхронный
    10.34. Счетный дискриминатор
    10.35. Последовательность счета
    10.36. ЧМ демодулятор со схемой управления фазой
    Стереодекодеры
    10.41. Стерео
    10.42. Матричный принцип
    10.43. Декодер - переключатель
    10.44. Интегральный стереодекодер с постоянной частотой переключения фаз
    11. Электроакустические преобразователи и методы звукозаписи
    Основные типы преобразователей
    11.01. Электромагнитный принцип
    11.02. Динамическое правило
    11.03. Электростатический принцип
    11.04. Пьезоэлектрический принцип
    Громкоговорители
    11.11. Магнитоэлектрический громкоговоритель
    11.12. Сопротивление звуковой катушки
    от 11,13 до 11,16. Корпус громкоговорителя
    11.17. Магнитные наушники
    Звуковые преобразователи
    11.21. Динамический микрофон
    11.22. Хрустальный микрофон
    11.23. Конденсаторный микрофон
    11.24. Направленная работа микрофона
    11.25 до 11.27. Стереомикрофоны
    Способы записи звуков
    Адаптер
    11.31. Магнитоэлектрический адаптер
    11.32 и 11.33. Динамический магнитоэлектрический адаптер
    11.34 и 11.35. Кристаллический адаптер
    Магнитная лента как носитель звука
    11.41. Правило записи
    11.42 и 11.43.Пишущая головка и ее система
    с 11.44 по 11.46. Многодорожечная запись
    12. От одноконтурного приемника к супергетеродинному
    Приемники прямого усиления
    12.01. Блок-схема радиоприемника
    12.02. Детектор-приемник с транзисторным усилителем НЧ
    12.03. Приемник с обратной связью для средних волн
    Принцип работы супергетеродинного приемника
    12.11. Обработка полученной частоты
    12.12. Преимущества преобразования частоты
    12.13. Частота зеркала
    12.14. Помехи супергетеродинному приему
    12.15. Промежуточные помехи
    Общие характеристики супергетеродинного приемника
    12.16. Значение различных каскадов приемника
    12.17. степени РФ и если в классическом преобразователе частоты
    12.18. Интегральная схема в супергетеродинном приемнике AM
    13. Антенная связь и коэффициент усиления w.часть
    13.01. Внешняя антенна
    13.02. Искусственная антенна
    Антенная муфта и е в диапазонах AM
    13.03 и 13.04. Антенна соединена с входным контуром через емкость
    13.05. Индуктивная муфта
    13.06. Пример соединения антенны с высокой индуктивностью
    Ферритовые антенны
    13.07. Антенна на ферритовом стержне в туристическом приемнике
    13.08. Приемники бытовые с ферритовой и наружной антенной
    13.09. Схема независимой ферритовой антенны
    13.10. Настроечные ферритовые антенны
    Автомобильные антенны
    13.11. до 13.14. Муфта автомобильных антенн
    13.15 и 13.16. Переключение АМ диапазонов для автомобильной антенны
    Антенны УКВ
    13.21. Антенная муфта УКВ в ламповых приемниках
    13.22. Антенная муфта УКВ в транзисторных приемниках
    13.23. Антенная муфта УКВ в стереоаппаратуре Hi-Fi
    13.24. Муфта антенны УКВ в туристические и автомобильные приемники
    Усиление w.часть на диапазонах AM
    13.31. Ламповый апериодический усилитель
    13.32. Регулируемый ВЧ транзисторный каскад
    Вводные этапы УКВ
    13.34. Предварительно ламповый каскад VHF
    13.35. Транзисторный каскад УКВ с подстройкой конденсатором
    13.36. Предварительный каскад УКВ со светодиодной настройкой
    13.37. Входной ВЧ каскад в интегральной схеме
    14. «Этапы смешения»
    Суммативное смешение
    14.01. Суммарное преобразование
    14.с 02 по 14.04.Все системы смесительных клапанов
    с 14.05 по 14.07. Напряжение питания гетеродина
    14.08. Смесительный каскад на самовибрирующих транзисторах с развязанными цепями
    14.09 и 14.10. Смесители, управляемые снаружи
    14.1,1 и 14.12. Смеситель автовибрационный с регулятором распределения тока
    Смешивание продуктов
    14.21. Смеситель гексода
    14.22. Смешивание в МОП
    14,23 и 14,24 двухкадровых полевых транзисторах. Смешивание продуктов в интегральных схемах
    14.с 25 до 14.28. Кольцевой модулятор
    Настройка приемника подавления запаха
    14.31. Параллельная (синхронная) настройка
    14.32. Настройка с вращающимся конденсатором
    14.33. Ошибки выравнивания за пределами точек настройки
    . Настройка с помощью вращающегося конденсатора
    и диапазонов переключения
    14,34 и 14,35. Переключение схемы генератора на смесительный гексод
    14.36. Схемы импульсного генератора со смесительным транзистором для диапазона АМ
    14.37 и 14.38. Переключение диапазонов с переключающими диодами
    14.39. Входной каскад со светодиодным переключателем
    Настройка w a r i m e t r y c z n e
    14.41. Вариометрическая настройка диапазона SF
    14.42. Настройка вариометра на два диапазона
    14.43. Переменная настройка на диапазон УКВ
    14.44. Расширение диапазона ВЧ
    Светодиодная настройка
    14,51 и 14,52. Главная система
    14.53. Эффект кривизны
    14.54 до 14.56. Отдел параллелизма и диапазона
    14.57. Настройка светодиодов и автоматическая регулировка частоты (ARcz)
    14.58. Клавиши выбора станций в светодиодной настройке
    14.59. Блок настройки СФ с регулировкой напряжения
    14.60. Управление входной цепью ВЧ со светодиодной настройкой
    14.61. Автоматический поиск станций с емкостным диодом
    15. Усилители промежуточной частоты
    Регулятор усиления и ограничение амплитуды
    15.01. Контроль с порогом действия
    15.02. Сигнально-управляющий диод
    15.03. Номиналы элементов фильтроэлементов
    15.04. Измерение напряжения регулирования
    Ограничитель амплитуды
    15.05. Работа ограничителя
    15.06. Защитный резистор в ступени ограничителя
    15.07. Характеристики управления
    Схемы усилителей
    15.11. Простой среднечастотный АМ-усилитель
    15.12. 3-ступенчатый среднечастотный ЧМ-усилитель
    15.13. Усилитель ЧМ промежуточной частоты с интегральными схемами
    15.14 и 15.15. Среднечастотный усилитель AM-FM с отдельными
    ступенями
    15.16 и 15.17. Интегральный усилитель средней частоты AM-FM
    15.18. Ламповый усилитель средней частоты AM-FM
    Устройства стереодекодеров
    15.21. Стереодекодер в Т-матричной системе.
    15.22. Декодер переключения стерео
    с 15,23 по 15,25.Стереодекодер на интегральных схемах
    16. Усилители низкой частоты
    16.01. Блок-схема усилителя низкой частоты
    Муфта RC
    16.02. Муфта RC в предступени
    16.03. Диапазон частот резистивной связи
    16.04. Резистивно-емкостная связь в транзисторных каскадах
    16.05. Муфта RC в трубных ступенях
    16.06. Муфта прямая
    Муфта трансформаторная
    16.07. Адаптация
    16.08. Первичная индуктивность
    16.09. Распределенные индуктивности
    Низкочастотные приводы
    16.11. Настройка громкости 9004 16.12. «Холодная» регулировка громкости в микросхемах
    16.13 Регулировка цвета
    16.14 Активатор вентилятора с активным фильтром
    16.15 Блокирующий фильтр 9 кГц
    16.16 и 16.17 Активные фильтры
    Примеры схем
    16.21 Конец однокаскадного лампового усилителя НЧ
    16.22 Транзисторный усилитель низкой частоты с двухтактным каскадом
    16.23. Бестрансформаторный усилитель низкой частоты на дискретных транзисторах
    16.24. Усилитель низкой частоты с полевыми транзисторами
    16.25 и 16.26. Интегральный усилитель мощности
    с 16:27 до 16:30. Полный усилитель низкой частоты на интегральной схеме
    Стереоусилители
    16.31. Стерео усилитель низкой частоты на дискретных транзисторах
    16.32. Встроенный стерео предусилитель
    Схемы защиты в ВЧ каскадах
    16.33. Конечная ступень 25 Вт с электронным предохранителем
    16.34. Встроенный усилитель низкой частоты с защитой от короткого замыкания
    Устройства Hi-Fi
    16.41 и 16.42. Усилитель в соответствии с DIN 45 500
    Штекерные соединения в ВЧ-усилителях
    с 16.51 по 15.56. Разъемы
    17. Электропитание
    Бытовая техника
    17.01 по 17.04. Ламповые приемники переменного тока
    17.05. Универсальные блоки питания
    с 17.06 по 17.08. Электронные стабилизаторы напряжения для транзисторных приемников
    Туристические приемники
    17.с 11 по 17.12. Питание от батареи
    17.13. Аккумуляторный приемник со стабилизированными предступенями
    17.14. Сетевой адаптер
    17.15. Аккумуляторный приемник со встроенным блоком питания
    17.16. Простое переключение с сети на батарею
    17.17. Транзисторный переключатель
    17.18. Варианты переключения для аккумулятора, сети и автомобильного аккумулятора
    Автомобильный приемник
    17.21 до 17.23. От 6 до 12 В
    17.24. Преобразователь напряжения для настройки диодов
    18.Радиоприемники первого и второго поколения
    Типы приемников
    18.01 и 18.02. Блочные макеты
    18.03 и 18.04. Карманные приемники АМ
    18.05 и 18.06. Среднечастотный бытовой ресивер на транзисторах
    18.07. Среднечастотный ламповый приемник
    19. Микросхемы третьего поколения
    19.01 и 19.02. Подузел TBA для ВЧ-усилителя AM/FM
    19.03 и 19.04. Компонент TBA 120 в качестве ВЧ-усилителя ЧМ с демодулятором
    19.с 05 по 19.07. Трехкаскадный усилитель низкой частоты ТАА 151
    19.08. TAA 293 в качестве каскада микширования AM и усилителя ПЧ
    19.09 и 19.10. Встроенный ВЧ-усилитель 1 Вт тип TAA 300
    19.11. Комбинированный АМ-приемник с SL 420
    19.12 и 19.13. Интегрированный матричный стереодекодер TBA 450
    19.14–19.16. TBA 460 - ВЧ-усилитель для ЧМ и АМ с предварительной НЧ
    19.17. NE 560 B - демодулятор FM
    19.18 и 19.19. Туристический приемник с TBA 570
    19.20 и 19.21. TBA 631 - ВЧ-усилитель FM, демодулятор и усилитель мощности низкой частоты

    19.22. Радиоприемник AM/FM с компонентами TBA 651 и TBA 631
    19.23. Кольцевой модулятор со встроенными транзисторами
    20. Приемное оборудование класса люкс
    Индикатор настройки
    20.01. Ламповый индикатор настройки
    20.02. Измерительное устройство как индикатор напряженности поля
    20.03. Блок УКВ с индикатором настройки для настройки с клавиатуры
    станций
    20.04 и 20.05. Электронный индикатор частоты вместо шкалы настройки
    Клавиши выбора определенных станций
    20.11 - 20.13. Сенсорные клавиши с релейными лампами
    Автоматическая настройка
    20.21 и 20.22. Механическая автоматика
    20.23 и 20.24. Электронная автоматика
    20.25. Цифровая автонастройка.

    Смотрите другие мои лоты:


    .

    Смотрите также

         ico 3M  ico armolan  ico suntek  ico llumar ico nexfil ico suncontrol jj rrmt aswf