Спасибо, вы хорошо приллюстрировали сказанное тут.

Теперь следует повторить следующие магические слова: линейный режим неустойчив, поэтому следует существенно снизить R3, скажем до 3к.

И посмотреть, как ведет себя генератор при изменении R5 от 1 до 100 к.

Но, если нужен датчик приближения (срыв генерации при снижении добротности контура), то следует лишь немного снизить R3 до того уровня, когда при заданном диапазоне внешних условий (температура, питание, влажность и т.п.) генератор ВСЕГДА будет устойчиво запускаться.

А для нормальной работы сигнализатора приближения следует делать иначе. Нужно периодичеси модулировать величину R3 (например) и фиксировать, при каком R3 будет запускаться генератор, ну или наоборот - срываться генерация. И вот этот параметр и будет служить выходным сигналом датчика приближения.

Можно и проще - ввести цепь стабилизации амплитуды колебаний (AGC - автоматическая коррекция усиления) и следить за ее выходным сигналом - он будет зависеть от добротности контура.

Изменение R5 позволяет более плавно изменять амплитуду и тем самым точнее приближаться к порогу срыва. При 100к амплитуда плавно снижается до 90mV. При изменяется режим транзистора по постоянному току, генератор становится более чувствительным к сопротивлению нагрузки и сигнал надо будет снимать буфером с высоким входным сопротивлением, чтобы не нарушать условия генерации.
Но с модуляцией R3 могут возникнуть проблемы. Дело в том, что запуск генератора на пороге срыва производится слишком медленно, задержка может достигать нескольких секунд, как показывает симуляция. Поэтому при слишком быстрой модуляции будет просто спроскакиваться (вернее сдвигаться вверх) порог запуска, и это как-то повлияет на работу системы.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 1 2013, 15:22

Можно сделать иначе - сразу после включения устанавливать R3 таким, чтобы колебания гарантированно возникали, а затем увеличивать его.




Тут есть опасность возникновения колебаний AGC.


Не понизится ли при этом чувствительность индуктивного датчика?

В любом случае нежелательно вгонять транзистор генератора в режим микротоков. Это определенно не улучшит стабильность работы (и серийную повторяемость), с которой Вам еще предстоит повозиться.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 1 2013, 15:59

Ну вот, Professor, тот самый интересный вопрос от TopicStarter'a: замкнём обратную связь, и входной сигнал, усиленный в 1,06 раза, поступает опять на вход. Выходной сигнал увеличится по отношению к первоначальному уже в 1,06*1,06=1,12 раза и опять поступит на вход... Через n таких мысленных итераций он увеличиться в 1,06**n раз. Через достаточно длительное время он достигнет напряжения питания. Дальше расти уже не сможет из уважения к закону сохранения энергии.
По модели же и на практике он нарастает до значительно меньшей амплитуды.
Что ограничивает его, казалось бы, неограниченный рост? В чём ошибка рассуждений?

На самый интересный вопрос есть самый интересный ответ. Если эту змею, кусающую себя за хвост, разомкнуть, получится цепочка каскадов: эмиттерный повторитель, далее регулируемый аттенюатор (R3) и резонатор (контур). Есть такое интересное понятие - петлевой коэффициент передачи по напряжению Кп. Это коэффициент передачи эмиттерного повторителя Кэп(он чуть меньше 1) умноженный на коэффициент передачи резонатора Кр и еще умноженный на коэффициент передачи регулируемого аттенюатора Катт(в даном случае потенциометр R3): Кп=Кэп*Катт*Кр.
Коэффициент передачи резонатора (контура) с учетом коэффициента связи 0.5 будет приблизительно 2 (если учитывать небесконечную добротность контура, то немножко меньше 2). Если Кп все время >1, амплитуда растет неограниченно аж до уровня ограничения. И вот если малосигнальный Кп>1, то при подаче питания генератор запускается, амплитуда олебаний начинает расти. Если R3 и резонатор являются линейными элементами (их коэффициент передачи не зависит от амплитуды сигнала), то с ЭП (в режиме сильного сигнала) дело обстоит несколько иначе. Даже если коэффициент нелинейных искажений эмиттерного повторителя равен хотя бы 1%, имеется некоторая зависимость Кэп от амплитуды входного сигнала. Это наглядно видно в симуляторе: если увеличивать амплитуду входного сигнала ЭП (от внешнего генератора), амплитуда на выходе тоже растет, но растет непропорционально, и таким образом получается, что чем больше амплитуда входного сигнала, тем меньше Кэп . Так вот амплитуда нарастает и одновременно несколько уменьшается этот самый Кэп. А это неиэбежно влечет за собой уменьшение общего Кп (Катт и Кр стабильны и неизменны). И в тот момент, когда Кп уменьшается до значения =1, рост амплитуды прекращается и амплитуда поддерживается неизменной на достигнутом уровне. Если аттенюатором R3 приоткрыть приток энергии в контур, Кп при этом несколько увеличится, тем самым увеличится амплитуда колебаний, но она опять не будет увеличиваться бесконечно (до ограничения) а лишь до того момента, когда опять станет Кп=1.
Вот такая сложная штука эта простейшая схема.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 1 2013, 18:50

Ежели правильно сделать - то нет.

Чувствительность датчика ограничена тем, что генератор должен обязательно заводится во всем диапазоне изменений внешней среды. Это заставляет иметь запас усиления и снижает чувствительность датчика.

А если нормально сделать AGC, то датчик запустится всегда, от внешней среды будет зависеть только уровень сигнала AGC. И можно подстроить порог к этому (весьма медленно изменяющемуся) уровню и плясать от него. Тогда чувствительность только вырастет, а если возможности подстройки нет - то, как минимум, не снизится.


Если вы внимательно посмотрите на ток эмиттера, вы поймете, что увеличение R5 действут совершенно иначе. А именно - ограничивает максимальный ток, который отдает транзистор на отрицательной полуволне.

Обратите внимание на то, что при увеличении R5 амплитуда колебаний снижается, несмотря на то, что коэффициент передачи эмиттерного повторителя при этом растет (немного утрирую и упрощаю). Задумайтесь.

Ключевая фраза для Вашего правильного понимания - коэффициент передачи ЭП. При увеличении Rэ коэффициент передачи растет только ту ненагруженного ЭП. Для реального нагруженного все наоборот. В режиме микротока Кэп снижается при неизменном сопротивлении нагрузки именно из-за того, что происходит ограничение тока, отдаваемого в контур как положительной, так и отрицательной полуволной, ибо этот ток не может превысить постоянный ток эмиттера, равный половине напряжения питания (реально 1,8V), деленной на R5.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 1 2013, 20:57

Тема, смотрю, и без моего участия разрастается, а истины все нет
Что ж, подкину в общую копилку, для обсуждения Надо же прийти к однозначному результату, правильно?
Извиняюсь, пишу и рисую по памяти, без книг и интернета. Книг под рукой нет, а интернет имеет склонность врать
asc2000, вот примерно так все в генераторе взаимосвязано:

При одинаковых конденсаторах на частоте резонанса при идеальной добротности - амплитуда на контуре (Out) будет ровно в два раза больше, чем в точке соединения конденсаторов. Соотношение емкости определяет коэффициент трансформации.
Добротность не идеальна, в контуре есть потери, а так же входное сопротивление каскада (R1).
От добротности зависит эквивалентное сопротивление контура. На частоте резонанса индуктивное и емкостное сопротивление контура равны.
Входное сопротивление каскада для схемы повторителя зависит от сопротивления его нагрузки и коэффициента передачи по току транзистора.
R2 на этой схеме соответствует R3 на Вашей, R3 соответствует R5, они тоже влияют на добротность.
Какая амплитуда будет в точке соединения конденсаторов, определяется соотношением R2 и приведенного сопротивления контура с учетом коэффициента трансформации на частоте резонанса.
Для нормальной работы генератора значения всех паразитных элементов схемы должны очень сильно отличаться от основных, другими словами - оказывать как можно меньшее влияние.

P.S. Собственно по интересующей Вас задаче (не теории генератора) есть некоторые вопросы, цитирую:
"схему генератора, который является частью устройства, работающего по принципу индуктивного датчика приближения.
Генератор работает в режиме близком к срыву генерации."
Во-первых - не совсем понятно, на что должна реагировать индуктивность в Вашем устройстве, на металлические предметы? Или все же датчиком является емкость?
Во-вторых - применять такие схемы в серийных устройствах я бы не стал, ибо имеет место быть как тщательная регулировка + девиация параметров компонентов при производстве, так и уход параметров + влияние среды при эксплуатации. Это насчет срыва генерации. Имхо, лучше бы срыв не использовать.

P.P.S. При решении подобной задачи, хоть и не в серийном устройстве, я применял кварцевый генератор, усилительный каскад и резонансный контур, в который входил емкостной сенсор. Модулированный сигнал с контура детектировался, сравнивался с сигналом генератора, результат обрабатывался далее.

что есть истина ?

неужели это ?

это есть ложь.

Сообщение отредактировал тау - Nov 2 2013, 09:56

И это есть теория работы генератора? Детальный разбор в общем правильный, но видите ли, к вопросу механизма стабилизации и саморегуляции амплитуды это описание отношения не имеет. В порядке продолжения: трава зеленая, небо синее, вода мокрая.


Ошибка рассуждений в том, что этот самый петлевой коэффициент передачи 1.06 Вы полгаете стабильным при любой амплитуде сигнала. Скажу Вам по секрету: тот самый коэффициент 1.06 на самом деле по мере роста амплитуды плавно уменьшается до 1 и рост амплитуды прекращается. Почему уменьшается, уже говорили об этом.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 2 2013, 11:16

Господа инженеры, задачка о которой вы спорите была решена ещё до изобретения транзисторов, в 1929 году, в кандидатской диссертации А. А. Андронова «Предельные циклы Пуанкаре и теория колебаний».

Адаптированный вариант можно найти в учебнике Понтрягина "Обыкновенные дифференциальные уравнения".

А про саморегуляцию я раньше уже писал При прочих равных условиях два параметра определяют максимальную амплитуду на контуре - R5 по схеме ТС и фактическая добротность контура

Так дайте нам формулу, содержащую только эти два параметра.
Вы и раньше ошибались.


А также классика - Андронов, Витт, Хайкин.

Индуктивность реагирует на приближение металлического предмета.
Устройство использует не сам срыв, а просто работает недалеко от области срыва.


Спасибо за ссылку,изучаю.


Т.е. при этом возрастает чувствительность. На практике так и происходит, но как это объяснить теоретически?


При этом амплитуда генератора становится нестабильной (хаотически меняется в пределах примерно 1% - вроде бы немного, но резко возрастает частота ложных срабатываний). Интуитивно это и понятно, но все же возникает вопрос - а нельзя ли как-то улучшить стабильность сигнала в области, близкой к срыву?


Спасибо! Кажется, наконец-то начинает проясняться!


Я имел ввиду проблему с устойчивостью, которая, насколько мне известно, существует практически во всех системах автоматического регулирования. При решении этой проблемы может возрасти инерционность и сильно увеличится время выхода на рабочий режим после включения.