Jak navrhnout tranzistorovy zesilavac v zapojení SE ,aby se oscilator rozkmital.
Zpětná vazba je R1=R2=R3=10k a C1=C2=C3=10n.
RC oscilator
Moderátor: Moderátoři
-
dsfffdd
Predpokladam ze se jedna o tranzistorovy oscilator s fazovacim clankem 3x RC.
1)
Je nesmysl tvrdit, ze zapojeni s tranzistorem nebude produkovat kvalitni signal. Naopak signal muze byt ultrakvalitni, zejmena pokud se bude snimat na emitorovem zpetnovazebnim odporu a bude pouzita radna stabilizace amplitudy.
2) je zbytecne cpat vsude operaky, na navrh je to sice v nekterych ohledech jednodussi, ale vlastnosti nemusi byt vubec lepsi. Naznacenemu schematu oscilatoru s OZ a Wienovym clenem chybi obvod stabilizace amplitudy, takze pro generovani kvalitniho signalu je nepouzitelny.
3) u vsech oscilatoru je treba pouzit stabilizaci amplitudy provedenou nejlepe pomoci rizeneho zesileni akktivniho prvku, tak aby se poly systemu drzely na imaginarni ose. Jiank oscilator bud nebude kmitat nebo se k omezeni velikosti signalu dojde vlivem nejake vlastni nelinearity aktivniho prvku (o oz to bude kombinace konecne rychlosti prebehu a saturace) a signal nebude kvalitni. Nebo pokud se v takovem pripade podari oscilator nastavit tak, ze bude tesne nad hranici stability a signal nebude vlastni nelinearitou vyrazne poskozen hrozi zase vysazovani oscilaci v dusledku zmen parametru obvodu.
4) Vsechny kvalitni oscilatory pouzivaji stabilizaci amplitudy. Velice kvalitni vysledky dava i dobre udelana "archaicka" "zarovkova stabilizace"
5) Lze odvodit minimalni napetove zesileni aktivniho prvku pro idelane zvolene hodnoty vsech R a C, pro zmineny tranzistorovy oscilator s fazovacim clankem. Jestli se nemylim vychazi kolem 27.
6) Pri zjednodusenem navrhu neni vhodne volit vsechny R a C stejnych hodnot, protoze pak je clanek prilis zatizen, cimz dochazi k posuvu jeho polu, ktery jiz neni dan pouze hodnotami R a C, ze kterych je tvoren nybrz i impedanci zateze. To plati pro zjednoduseny postup, kdy chceme aby oscilator kmital priblizne na frekvenci dane 1/(2piRC). Vyse zvolene hodnoty bych zkusil upravit treba na 10k,10n; 39k,2n7 ; 150k, 680pF -soucin RC zustava priblizne stejny, ovsem 150k je uz docela dost. ALE Pozor !!! do velikosti prvniho odporu fazovaciho clanku je treba zapocitat i vnitrni odpor zdroje signalu, kterym je fazovaci clanek napajen - tj. tranzistor v paralelni kombinaci s odporem v kolektoru. V pripade uvazovani idealniho bip. tranzistoru (rizeny zdroj proudu) pouze odpor v kolektoru. Zaroven je treba, aby tranzistor prilis nezatezoval fazovaci clanek - problem rustu utlumu clanku a pripadneho posuvu polohy polu posledniho RC clanku, tj. beta*Re by mela byt alespon 3x vetsi nez posledni odpor RC clanku. Zesileni je pak priblizne dano Rc/Re.
7) Aby podminky uvedene sub 6) byly splnitelne je nutne volit tranzistory s vysokym zesilovacim cinitelem.
Nelze-li oscilator postupem sub 6) navrhnout s uvazovanym tranzistorem pro to, ze vychazi prilis vysoky emitorovy odpor a v dusledku toho male zesileni, je pak mozne pouzit vsechny odpory fazovaciho clanku stejne, ale je treba dopocist hodnoty kondenzatoru - ty uz zdaleka shodne nebudou. Vypocet zabere neco papiru, ale jde to.
9) uvazovat lze i o pouziti polem rizeneho tranzistoru. Pozor vsak, aby mel dostatecnou strmost.
10) A zatim jsme vubec neresili otazku stabilizace amplitudy
1)
Je nesmysl tvrdit, ze zapojeni s tranzistorem nebude produkovat kvalitni signal. Naopak signal muze byt ultrakvalitni, zejmena pokud se bude snimat na emitorovem zpetnovazebnim odporu a bude pouzita radna stabilizace amplitudy.
2) je zbytecne cpat vsude operaky, na navrh je to sice v nekterych ohledech jednodussi, ale vlastnosti nemusi byt vubec lepsi. Naznacenemu schematu oscilatoru s OZ a Wienovym clenem chybi obvod stabilizace amplitudy, takze pro generovani kvalitniho signalu je nepouzitelny.
3) u vsech oscilatoru je treba pouzit stabilizaci amplitudy provedenou nejlepe pomoci rizeneho zesileni akktivniho prvku, tak aby se poly systemu drzely na imaginarni ose. Jiank oscilator bud nebude kmitat nebo se k omezeni velikosti signalu dojde vlivem nejake vlastni nelinearity aktivniho prvku (o oz to bude kombinace konecne rychlosti prebehu a saturace) a signal nebude kvalitni. Nebo pokud se v takovem pripade podari oscilator nastavit tak, ze bude tesne nad hranici stability a signal nebude vlastni nelinearitou vyrazne poskozen hrozi zase vysazovani oscilaci v dusledku zmen parametru obvodu.
4) Vsechny kvalitni oscilatory pouzivaji stabilizaci amplitudy. Velice kvalitni vysledky dava i dobre udelana "archaicka" "zarovkova stabilizace"
5) Lze odvodit minimalni napetove zesileni aktivniho prvku pro idelane zvolene hodnoty vsech R a C, pro zmineny tranzistorovy oscilator s fazovacim clankem. Jestli se nemylim vychazi kolem 27.
6) Pri zjednodusenem navrhu neni vhodne volit vsechny R a C stejnych hodnot, protoze pak je clanek prilis zatizen, cimz dochazi k posuvu jeho polu, ktery jiz neni dan pouze hodnotami R a C, ze kterych je tvoren nybrz i impedanci zateze. To plati pro zjednoduseny postup, kdy chceme aby oscilator kmital priblizne na frekvenci dane 1/(2piRC). Vyse zvolene hodnoty bych zkusil upravit treba na 10k,10n; 39k,2n7 ; 150k, 680pF -soucin RC zustava priblizne stejny, ovsem 150k je uz docela dost. ALE Pozor !!! do velikosti prvniho odporu fazovaciho clanku je treba zapocitat i vnitrni odpor zdroje signalu, kterym je fazovaci clanek napajen - tj. tranzistor v paralelni kombinaci s odporem v kolektoru. V pripade uvazovani idealniho bip. tranzistoru (rizeny zdroj proudu) pouze odpor v kolektoru. Zaroven je treba, aby tranzistor prilis nezatezoval fazovaci clanek - problem rustu utlumu clanku a pripadneho posuvu polohy polu posledniho RC clanku, tj. beta*Re by mela byt alespon 3x vetsi nez posledni odpor RC clanku. Zesileni je pak priblizne dano Rc/Re.
7) Aby podminky uvedene sub 6) byly splnitelne je nutne volit tranzistory s vysokym zesilovacim cinitelem.
Nelze-li oscilator postupem sub 6) navrhnout s uvazovanym tranzistorem pro to, ze vychazi prilis vysoky emitorovy odpor a v dusledku toho male zesileni, je pak mozne pouzit vsechny odpory fazovaciho clanku stejne, ale je treba dopocist hodnoty kondenzatoru - ty uz zdaleka shodne nebudou. Vypocet zabere neco papiru, ale jde to.
9) uvazovat lze i o pouziti polem rizeneho tranzistoru. Pozor vsak, aby mel dostatecnou strmost.
10) A zatim jsme vubec neresili otazku stabilizace amplitudy
stabilizace amplitudy - presnejsi by bylo kdybych mluvil a stabilizaci zesileni uzavrene smycky (na mezi stability), protoze se to nekryje - je vsak stejne nutna u zapojeni s OZ jako u toho jednotranzistoroveho zapojeni. Filtrace je mozna, avsak treba u audiofrekvenci a zejmena v pripade generatoru s promennym kmitoctem neprijemne slozita a neprakticka - to ale asi neni v uvodu diskuze pozadovano. Lepsi je generovat signal tak cisty jak jen je to mozne.
Jistě, že to jde. S univerzálním tranzistorem s h21e kolem 200 se dá v oscilátoru s posouvanou fází (tranzistor v zapojení SE) dosáhnout napěťového zesílení kolem 40, záleží na kolektorovém odporu, zátěži na výstupu, t.j. včetně vstupní a výstupní impedance fázovacího článku, pracovním bodu tranzistoru (přesněji na jeho ostatních h-parametrech), teplotě okolí... jestli v simulátoru nemáš možnost nastavit skutečné h-parametry použitého tranzistoru a musíš počítat s nějakými default, pak se ti může stát, že ve skutečnosti to bude kmitat dokonce se značným zkreslením, ale v simulaci to nerozhýbeš. I naopak.
Oblíbený příklad ze středoškolských laborek: teoretickým návrhem podle zadaných parametrů vycházelo teoreticky zesílení stupně naprázdno i přes 100, ve skutečnosti naměřené zesílení 38.
Jde o to, čemu to má sloužit - jestli nevadí zkreslení 5-10%, jde to udělat skutečně s jediným tranzistorem, nelinearity si amplitudu ustabilizují samy. Pro lepší parametry je nutné tu vazbu "víc utáhnout", tedy součin beta*A (tedy součinitel zpětné vazby krát zesílení samotného stupně) může být i podstatně víc, než 1, ale stabilizace amplitudy, aby "nevyběhla" z lineární části charakteristiky, je pak nutná.
Oblíbený příklad ze středoškolských laborek: teoretickým návrhem podle zadaných parametrů vycházelo teoreticky zesílení stupně naprázdno i přes 100, ve skutečnosti naměřené zesílení 38.
Jde o to, čemu to má sloužit - jestli nevadí zkreslení 5-10%, jde to udělat skutečně s jediným tranzistorem, nelinearity si amplitudu ustabilizují samy. Pro lepší parametry je nutné tu vazbu "víc utáhnout", tedy součin beta*A (tedy součinitel zpětné vazby krát zesílení samotného stupně) může být i podstatně víc, než 1, ale stabilizace amplitudy, aby "nevyběhla" z lineární části charakteristiky, je pak nutná.