Générateurs électroniques

Les générateurs sont des appareils électroniques qui convertissent l'énergie d'une source de courant continu en énergie de courant alternatif (oscillations électromagnétiques) avec différentes formes de fréquence et de puissance requises.

Les générateurs électroniques utilisés dans la radiodiffusion, la médecine, les radars, font partie des convertisseurs analogique-numérique, des systèmes à microprocesseur, etc.

Aucun système électronique n'est complet sans générateurs internes ou externes qui déterminent le rythme de son fonctionnement. Exigences de base pour les générateurs - stabilité de la fréquence de vibration et capacité à en supprimer les signaux pour une utilisation ultérieure.

Classification des générateurs électroniques :

1) selon la forme des signaux de sortie :

— signaux sinusoïdaux ;

— signaux rectangulaires (multivibrateurs) ;

— des signaux de tension à variation linéaire (CLAY) ou ils sont également appelés générateurs de tension en dents de scie ;

— signaux de forme spéciale.

2) à partir de la fréquence des oscillations générées (conditionnellement):

— basse fréquence (jusqu'à 100 kHz) ;

— haute fréquence (supérieure à 100 kHz).

3) par la méthode d'excitation :

— avec excitation indépendante (externe) ;

— avec auto-excitation (autogénérateurs).

Autogénérateur - un générateur auto-excité, sans influence extérieure, convertissant l'énergie des sources d'énergie en vibration continue, par exemple un circuit vibrant.

Figure 1 — Schéma fonctionnel du générateur

Les circuits générateurs électroniques (Figure 1) sont construits selon les mêmes schémas que les amplificateurs, seuls les générateurs n'ont pas de source de signal d'entrée, il est remplacé par un signal de rétroaction positive (PIC). Nous vous rappelons que la rétroaction est le transfert d'une partie du signal de sortie vers le circuit d'entrée. La forme d'onde requise est fournie par la structure de la boucle de rétroaction. Pour régler la fréquence d'oscillation, les circuits OS sont construits sur des circuits LC ou RC (la fréquence détermine le temps de recharge du condensateur).

Le signal généré dans le circuit PIC est appliqué à l'entrée de l'amplificateur, amplifié d'un facteur K et envoyé à la sortie. Dans ce cas, une partie du signal de la sortie est renvoyée à l'entrée via le circuit PIC, où elle est atténuée d'un facteur K, ce qui permettra de maintenir une amplitude constante du signal de sortie du générateur.

Les oscillateurs à excitation externe indépendante (amplificateurs sélectifs) sont des amplificateurs de puissance avec la plage partielle correspondante, dont l'entrée est un signal électrique provenant d'un oscillateur. Ces. seule une certaine bande de fréquence est amplifiée.

Générateurs RC

Pour créer des générateurs basse fréquence, des amplificateurs opérationnels sont généralement utilisés, tels qu'un circuit PIC, des circuits RC sont installés pour fournir une fréquence donnée f0 d'oscillations sinusoïdales.

Les circuits RC sont des filtres de fréquence - des appareils qui transmettent des signaux dans une certaine plage de fréquences et ne passent pas dans la mauvaise plage.Dans ce cas, à travers la boucle de rétroaction, l'amplificateur est renvoyé à l'entrée de l'amplificateur, ce qui signifie que seule une certaine fréquence ou bande de fréquences est amplifiée.

La figure 2 montre les principaux types de filtres de fréquence et leur réponse en fréquence (AFC). La réponse en fréquence montre la bande passante du filtre en fonction de la fréquence.

Figure 2 — Types de filtres de fréquence et leur réponse en fréquence

Types de filtres :

 filtres passe-bas (LPF) ;

 filtres passe-haut (HPF) ;

— filtres passe-bande (BPF);

— filtres de fréquence de blocage (FSF).

Les filtres sont caractérisés par une fréquence de coupure fc au-dessus ou en-dessous de laquelle il y a une forte atténuation du signal Les bandes passantes et les filtres de réjection sont également caractérisés par la bande passante IFP (RFP non-pass).

La figure 3 montre un schéma d'un générateur sinusoïdal. Le gain requis est défini à l'aide du circuit OOS des résistances R1, R2. Dans ce cas, le circuit PIC est un filtre passe-bande. La fréquence de résonance f0 est déterminée par la formule : f0 = 1 / (2πRC)

Pour stabiliser la fréquence des oscillations générées, des résonateurs à quartz sont utilisés comme circuit d'accord de fréquence. Un résonateur à quartz est une fine plaque minérale montée dans un support en quartz. Comme vous le savez, le quartz a effet piézoélectrique, ce qui permet de l'utiliser comme un système équivalent à un circuit électrique oscillant et possédant des propriétés résonnantes. Les fréquences de résonance des plaques de quartz vont de quelques kilohertz à des milliers de MHz avec une instabilité de fréquence généralement de l'ordre de 10-8 et moins.

Figure 3 — Schéma d'un générateur d'onde sinusoïdale RC

Les multivibrateurs sont des générateurs électroniques signaux d'onde carrée.

Le multivibrateur remplit dans la plupart des cas la fonction d'un oscillateur maître qui génère des impulsions d'entrée de déclenchement pour les nœuds et blocs suivants dans un système d'impulsions ou d'action numérique.

La figure 4 montre un schéma d'un multivibrateur symétrique basé sur IOU. Symétrique — le temps d'impulsion d'une impulsion rectangulaire est égal au temps de pause tpause = tpause.

L'IOU est couverte par une rétroaction positive - un circuit R1, R2 agissant de la même manière à toutes les fréquences. La tension à l'entrée non déflectrice est constante et dépend de la valeur des résistances R1, R2. La tension d'entrée du multivibrateur est générée en utilisant OOS via le circuit RC.

Figure 4 — Schéma d'un multivibrateur symétrique

Le niveau de tension de sortie passe de + Usat à -Us et vice versa.

Si la tension de sortie Uout = + Usat, le condensateur est chargé et la tension Uc agissant sur l'entrée inverseuse augmente de façon exponentielle (Fig. 5).

Avec l'égalité Un = Uc, il y aura une forte variation de la tension de sortie Uout = -Us, ce qui entraînera une surcharge du condensateur. Lorsque l'égalité -Un = -Uc est atteinte, l'état de Uout changera à nouveau. Le processus est répété.

Figure 5 — Chronogrammes pour le fonctionnement du multivibrateur

La modification de la constante de temps du circuit RC entraîne une modification temps de charge et de décharge du condensateur, et donc la fréquence d'oscillation du multivibrateur. De plus, la fréquence dépend des paramètres PIC et est déterminée par la formule : f = 1 / T = 1 / 2t et = 1 / [2 ln (1 + 2 R1 / R2)]

S'il est nécessaire d'obtenir des oscillations rectangulaires asymétriques pour t et ≠ tp, on utilise des multivibrateurs asymétriques, dans lesquels le condensateur est rechargé dans différents circuits avec des constantes de temps différentes.

Un seul vibrateur (multivibrateurs en attente) est conçu pour former une impulsion de tension rectangulaire de la durée requise lorsqu'il est exposé à une courte impulsion de déclenchement à l'entrée. Les monovibrateurs sont souvent appelés relais temporisés électroniques.

Il y a plus dans la littérature technique. le nom du one-shot est le multivibrateur en attente.

Un monovibrateur a un état stable à long terme, l'équilibre dans lequel il se trouve avant que l'impulsion de déclenchement ne soit appliquée. Le deuxième état possible est temporairement stable. L'univibrateur entre dans cet état sous l'action d'une impulsion de déclenchement et peut y rester pendant un temps limité tv, après quoi il revient automatiquement à son état initial.

Les principales exigences pour les appareils à un coup sont la stabilité de la durée de l'impulsion de sortie et la stabilité de son état initial.

Les générateurs de tension linéaire (CLAY) forment des signaux périodiques qui varient linéairement (impulsions en dents de scie).

Les impulsions en dents de scie sont caractérisées par la durée de la course de travail tp, la durée de la course de retour to et l'amplitude Um (Figure 6, b).

Pour créer une dépendance linéaire de la tension dans le temps, la charge (ou la décharge) d'un condensateur à courant constant est le plus souvent utilisée. Le schéma le plus simple de CLAY est illustré à la figure 6, a.

Lorsque le transistor VT est fermé, le condensateur C2 est chargé par l'alimentation Up à travers la résistance R2. Dans ce cas, la tension dans le condensateur et donc en sortie augmente linéairement.Lorsqu'une impulsion positive arrive à la base, le transistor s'ouvre et le condensateur se décharge rapidement à travers sa faible résistance, ce qui permet une réduction rapide de la tension de sortie à zéro - et vice versa.

CLAY est utilisé dans les dispositifs de balayage de faisceau dans les CRT, dans les convertisseurs analogique-numérique (ADC) et d'autres dispositifs de conversion.

Figure 6 - a) Le schéma le plus simple pour la formation d'une tension à variation linéaire b) Diagramme temporel des impulsions de trion.