在谐振放大器和发生器中使用回转器。方案、说明

回转器在谐振放大器和发生器中的使用。无线电电子电气工程百科全书

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在开发低频谐振放大器和谐波发生器时，设计人员通常会尝试不使用劳动密集型电感器。在这些情况下，他们最常见的是使用文氏电桥，它允许您仅使用频率相关的 RC 电路来构建准谐振设备。然而，不幸的是，除了简单性等无可争议的优点之外，基于维恩桥的结构也有一个显着的缺点。它们对桥元件参数中最轻微的不平衡非常敏感。为了克服这一缺点，所发表文章的作者建议使用基于人工电感器的 LC 电路，该电感器是通过电子设备（在无线电工程中称为回转器）实现的，而不是维恩电桥。虽然这种情况下的谐振放大器和谐波振荡器的电路更复杂，但它们可以让您获得更稳定的结果。

在业余无线电设计中使用回转器非常方便，其方案在[1]中给出。不幸的是，在原始来源中，仅以一般术语描述了该设备，并且根本没有公开其许多积极特性。没有回转器实际使用的例子。

回转器的示意图如图 1 所示。一。

回转器在谐振放大器和发生器中的使用

其工作原理分析表明，对于理想运算放大器 (op-amps)，回转器 Zin 的输入阻抗是纯感性的。此外，电感值由以下关系确定：

Zin \u1d Lin \u2d R4 * R1 * R3 * CXNUMX / RXNUMX，其中 R 为欧姆； C - nF; L - 先生。

然而，由于实际运算放大器的增益不是无限的，并且它们的增益随着频率的增加而减小，因此回转器产生的电感中出现损耗，并且其品质因数降低。如果我们取R1=R2=R，R3=R4=r，wRC1=1，则品质因数可以通过以下公式计算：Q=K0/(2+2K0f/fv)，其中Ko是运放的增益； f和fv——工作频率和运算放大器增益下降1,41倍时的频率。由于 K0 通常非常高，因此可以在低频下获得非常高的品质因数。

如果将电容器连接到这样的人造电感器，则由它们形成的振荡电路可用于谐振放大器和谐波振荡发生器。具有并联振荡电路的放大器之一的图如图2所示。 XNUMX.

回转器在谐振放大器和发生器中的使用

在低频时，当K0f/f× << 1时（仅进一步考虑这种情况），该电路的谐振频率为f0=(R3/R1*C1*R2*R4*C2)1/2 /(2*PI)。品质因数Q=R0(R3*C1/R1*R2*R4*C2)1/2，带宽df=1/2PI*R0*C1。整个放大路径的增益Km=2。

由关系式可知，为了确定谐振频率，除了单、双可变电容外，还可以用单、双可变电阻进行调谐。使用双元件可以获得更广泛的调谐范围，并且使用单元件在结构上更方便。如果频率调谐体的功能由所包括的可变电阻器代替固定电阻器R3和R4来执行，则可以获得大的调谐范围。然而，在这种情况下，输出信号应从该电阻器的滑块中移除，否则电压增益将取决于调谐频率。

在放大器中，其电路如图所示。 3、采用串联谐振电路。

回转器在谐振放大器和发生器中的使用

在这种情况下，增益在谐振频率处急剧增加。它不再是两个，而是等于 Km=2Q。品质因数由以下比率确定：

Q = (R1*R2*R4*C2/R3*С1)^1/2/R0。

如果使用双可变电容器来调谐放大器，则放大器的增益将不依赖于频率，但带宽会改变。

在并联电路谐振放大器（图2）的基础上，可以轻松构建陷波放大器（图4）。由于在谐振频率下的谐振放大器中，运放DA1反相输入端的信号等于输入信号，因此从第一信号中减去第二信号就足以得到无输出。减法运算由运算放大器DA3 执行。将不再可能在其他频率下提供零信号差。

回转器在谐振放大器和发生器中的使用

要将谐振放大器转换为谐波振荡发生器，必须补偿振荡电路中的能量损耗[2]。在发电机中，其电路如图5所示。如图6和图5所示，补偿是通过在电路中引入可调负电阻来实现的。在发生器中（图 6），其功能由分压器执行，分压器由恒定电阻器 R5 和半导体热敏电阻器 R6 组成。随着产生电压幅值的增加，热敏电阻的温度将升高，其电阻将开始下降。结果，他引入振荡电路的负电阻将减小，从而稳定发电机产生的电压。通过选择电阻RXNUMX的阻值，可以实现热敏电阻的最大稳定效果。

回转器在谐振放大器和发生器中的使用

对于后者，最好使用旨在稳定带有文氏电桥的谐波振荡发生器的工作模式的器件，例如图中所示的 PTM2/0.5 热敏电阻。如果无法获得这样的热敏电阻，则可以使用功率计中使用的热敏电阻，或者可以按照图6所示电路制作发电机。 603. 在该发生器中，稳定功能由超小型白炽信号灯 SMN 执行。这种灯广泛用于旧电脑中。只有当灯丝被加热到红热时才能实现发电机工作模式的稳定。然而，传统的运算放大器无法提供这样的电流，因此必须在发生器中引入基于KTXNUMXB晶体管的电流放大器。

回转器在谐振放大器和发生器中的使用

这里考虑的用于稳定所产生的电压的装置是非常有效的。可以说，当可变电阻器将发电频率改变五倍时，所产生的电压值变化不超过1%。音频范围内的非线性失真系数不超过0,1%，并且随着频率的降低和升高而增加。第一种情况是由于热敏电阻或灯泡的热惯性不足，第二种情况是由于使用回转器作为人工电感的电路的品质因数下降。

文学

Horowitz P., Hill W. 电路的艺术。 T. 1. - M.：和平号，1993 年，p。 297.
Petin G.P. 晶体管放大器、发生器和稳定器。 - M.：能源，1978 年。

作者：G. Petin，顿河畔罗斯托夫

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