Электронные компоненты для ремонта и хобби

Усовершенствованный трехфазный ГУН с выходами, привязанными к земле

Texas Instruments CD4069UB LM324N

Трехфазные ГУН (генераторы, управляемые напряжением) используются во многих приложениях, включая инверторные блоки питания и электронные музыкальные синтезаторы, в качестве средств управления и модуляции. В предыдущей статье была описана основа для простого трехфазного ГУН [1]. Однако добавление нескольких компонентов улучшает характеристики схемы. Оригинальная схема обеспечивает размах выходного напряжения всего 600 мВ и не может отдавать в нагрузку существенный ток, особенно на низких частотах, на которых рабочий ток схемы минимален. Связь выходных сигналов по переменному току плохо работает на низких частотах и усугубляет проблему нагрузки. И, наконец, рабочая точка схемы по постоянному току смещается с изменением частоты.

ER10450 – литий-тионилхлоридная батарейка FANSO EVE Energy формата ААА

Схема на Рисунке 1 элегантно преодолевает эти ограничения. В схеме использованы три из шести инверторов микросхемы CD4069UB. Один из неиспользуемых в генераторе инверторов (IC1A) определяет рабочую точку всей схемы по постоянному току. Резистор R2 обеспечивает линейную обратную связь для инвертора IC1A, устанавливающую входное напряжение на выводе 9 равным выходному пороговому напряжению переключения во всем диапазоне рабочих токов. Другими словами, напряжение пропорционально среднему значению постоянной составляющей синусоидальных выходных сигналов.

Добавление дифференциальных и буферных усилителей, а также экспоненциального преобразователя напряжение-ток улучшает характеристики низкочастотного трехфазного генератора, управляемого напряжением.
Рисунок 1. Добавление дифференциальных и буферных усилителей, а также экспоненциального преобразователя
напряжение-ток улучшает характеристики низкочастотного трехфазного генератора, управляемого
напряжением.

Повторитель напряжения IC2A буферизует усредненное напряжение на выводе 8 микросхемы IC1A. Остальные усилители микросхемы IC2 буферизуют три выхода генератора, выравнивая нагрузку на генератор и обеспечивая низкоимпедансное управление тремя дифференциальными усилителями IC3A, IC3B и IC3C. Дифференциальные каскады вычитают постоянное напряжение смещения, поступающее от микросхемы IC2A, из буферизованных выходных напряжений трехфазного генератора. Номинальные коэффициенты усиления напряжения трех дифференциальных усилителей, равные пяти, можно изменить в соответствии с требованиями других приложений.

Стабилитрон D1 ограничивает напряжение на выводе 14 микросхемы IC1 до 10 В. При низких частотах и токах рабочая точка генератора по постоянному току легко может выйти за пределы линейного диапазона входных сигналов усилителя IC2. Вместо устройств семейства LM324 можно использовать rail-to-rail операционные усилители. Обратите внимание, что входы оставшихся неиспользованными инверторов микросхемы IC1 подключены к выводу 7 IC1, а не к земле схемы, как это делается обычно.

Добавление источника экспоненциального тока упрощает задачу настройки схемы в широком диапазоне частот. Транзисторы Q1 и Q2 и связанные с ними компоненты образуют простой экспоненциальный преобразователь напряжения в ток. Для достижения наилучших результатов напряжения база-эмиттер транзисторов Q1 и Q2 должны совпадать при номинальном рабочем токе схемы 100 мкА, для чего нужно обеспечить тепловой контакт обоих транзисторов. Если в приложении требуется точное отслеживание температуры, R6 следует заменить термокомпенсирующим резистором с сопротивлением 2 кОм и температурным коэффициентом 3500 ppm/°C, например, типа Tel Labs Q81. Этот резистор должен быть размещен так, чтобы находиться в тепловом контакте с транзисторами Q1 и Q2.

При использовании компонентов с номиналами, показанными на Рисунке 1, диапазон рабочих частот схемы составляет от 0.1 до 26 Гц. Компоненты, добавленные в конструкции к исходной схеме [1], уменьшают сдвиг рабочей точки схемы по постоянному току с 5.5 В до менее чем 25 мВ во всем диапазоне частот. Основная часть погрешности частоты приходится на нижнюю часть частотного диапазона, где она не имеет большого значения.

Ссылки

  1. Al Dutcher. Трехфазный ГУН на основе инверторов

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments CD4069UB
  2. Datasheet Texas Instruments LM324N
  3. Datasheet MCC 1N758A

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Enhanced, three-phase VCO features ground-referenced outputs

Кремний
Россия и страны СНГ
CD4069UB
по запросу
МосЧип
Россия
CD4069UB/MC14069
Texas Instruments
по запросу
TradeElectronics
Россия
CD4069UB----CALLREP
Texas Instruments
по запросу
LifeElectronics
Россия
CD4069UB
Texas Instruments
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя