LCC автогенератор на биполярном транзисторе, Вопрос по регулировке амплитуды Опции

[asc2000]

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Помогите разобраться с работой автогенератора.
Схема приведена на рисунке. Когда величина R3 минимальна, то амплитуда выходного синусоидального сигнала Uout максимальна. При увеличении R3 амплитуда Uout уменьшается и при некотором значении R3 генерация срывается.

Вопрос: чем (какими параметрами схемы) определяется амплитуда колебаний при любом конкретном значении R3? Почему амплитуда имеет именно такое значение (а не больше или меньше)?
Интересует физика происходящих процессов.

[kovigor]

Вопрос: чем (какими параметрами схемы) определяется амплитуда колебаний при любом конкретном значении R3? Почему амплитуда имеет именно такое значение (а не больше или меньше)?

От R3 зависит коэффициент ПОС. Чем больше R3, тем ПОС слабее.
А откуда эта схемка и как она называется ? Такие мне еще не попадались ...

P.S. Просто не имею права не дать вот эту ссылочку с очень интересным обсуждением трехточки:
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=2...5fc10ae28664104

[Jurenja]

Какая-то модификация схемы генератора Колпитца, которая также известна под названием "емкостная трехточка".

[Proffessor]

Вопрос: чем (какими параметрами схемы) определяется амплитуда колебаний при любом конкретном значении R3? Почему амплитуда имеет именно такое значение (а не больше или меньше)?
Интересует физика происходящих процессов.

Если бы транзистор был идеально линейным элементом (когда при любой амплитуде колебаний коэффициент усиления неизменный), при достижении петлевого коэффициента передачи >1 амплитуда бы нарастала бесконечно. Но реально при достижении определенного значения амплитуды за счет нелинейности транзистора наступает момент, когда петлевой коэффициент передачи уменьшается до 1, и амплитуда поддерживается на уровне, при котором этот коэфф передачи =1.

[asc2000]

От R3 зависит коэффициент ПОС. Чем больше R3, тем ПОС слабее.
А откуда эта схемка и как она называется ? Такие мне еще не попадались ...

P.S. Просто не имею права не дать вот эту ссылочку с очень интересным обсуждением трехточки:
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=2...5fc10ae28664104

Схема взята не помню уже откуда.
Да, это разновидность емкостной трехточки или генератора Колпитца.
Спасибо за ссылку, буду читать.

Если бы транзистор был идеально линейным элементом (когда при любой амплитуде колебаний коэффициент усиления неизменный), при достижении петлевого коэффициента передачи >1 амплитуда бы нарастала бесконечно. Но реально при достижении определенного значения амплитуды за счет нелинейности транзистора наступает момент, когда петлевой коэффициент передачи уменьшается до 1, и амплитуда поддерживается на уровне, при котором этот коэфф передачи =1.

Т.е. изменяя R3, мы тем самым изменяем положение рабочей точки на ВАХ транзистора?
Не подскажете, где об этом можно почитать подробнее?

[HardEgor]

Т.е. изменяя R3, мы тем самым изменяем положение рабочей точки на ВАХ транзистора?
Не подскажете, где об этом можно почитать подробнее?

Рабочая точка задаётся R1 и R2.
А R3 создает положительную обратную связь. Т.е. передает сигнал с выхода на вход транзистора.
Почитать в учебниках о передатчиках или генераторах.

[Abell]

Рабочая точка задаётся R1 и R2.
А R3 создает положительную обратную связь. Т.е. передает сигнал с выхода на вход транзистора.
Почитать в учебниках о передатчиках или генераторах.

+1, со сдвигом фазы в колебательном контуре, что и обеспечивает ПОС и автогенерацию. Правда, насколько помню, в классической емкостной трехточке с эмиттера в контур конденсатор малой емкости стоит, величина ПОС определяется соотношением параллельных катушке конденсаторов, да и сигнал желательно с коллектора снимать Физика процесса хорошо описана в книге Р.Свореня "Электроника - шаг за шагом".

[asc2000]

...Но реально при достижении определенного значения амплитуды за счет нелинейности транзистора наступает момент, когда петлевой коэффициент передачи уменьшается до 1, и амплитуда поддерживается на уровне, при котором этот коэфф передачи =1.

Все-таки не совсем понятно, почему при уменьшении R3 амплитуда выходных колебаний увеличивается и стабилизируется на определенном уровне?
Можно ли это увидеть из характеристик транзистора?
Ведь характеристики достаточно линейные при токе до 10 мА, а наш генератор работает при гораздо меньших токах.



Сообщение отредактировал asc2000 - Oct 29 2013, 13:04

[Proffessor]

Т.е. изменяя R3, мы тем самым изменяем положение рабочей точки на ВАХ транзистора?
Не подскажете, где об этом можно почитать подробнее?

Нет, изменяется малосигнальный петлевой коэффициент передачи, от которого зависит, при какой максимальной амплитуде колебаний будет поддерживаться условие баланса амплитуд. Насчет почитать - хотя бы у Титце-Шенка "Полупроводниковая схемотехника".

Все-таки не совсем понятно, почему при уменьшении R3 амплитуда выходных колебаний увеличивается и стабилизируется на определенном уровне?
Можно ли это увидеть из характеристик транзистора?
Ведь характеристики достаточно линейные при токе до 10 мА, а наш генератор работает при гораздо меньших токах.

А режим ограничения сигнала на уровне напряжения питания, это что, тоже линейный режим?
Чтобы Ваш транзистор был идеально линейным, Вы должны ему дать бесконечно большое напряжение питания. То, что Вы не видите на выходе генератора обрезанной синусоиды, это из-за фильтрующих свойств резонансной системы генератора. Но посмотрите осциллографом ток коллектора, и увидите прямоугольные импульсы.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 29 2013, 12:18

[asc2000]

...А режим ограничения сигнала на уровне напряжения питания, это что, тоже линейный режим?
Чтобы Ваш транзистор был идеально линейным, Вы должны ему дать бесконечно большое напряжение питания. То, что Вы не видите на выходе генератора обрезанной синусоиды, это из-за фильтрующих свойств резонансной системы генератора. Но посмотрите осциллографом ток коллектора, и увидите прямоугольные импульсы.

Ну, до ограничения сигнала на уровне напряжения питания далеко, ведь выходной сигнал может иметь амплитуду меньше 1 В.
При этом ток коллектора также синусоидальный (по результатам моделирования):

[Proffessor]

Ну, до ограничения сигнала на уровне напряжения питания далеко, ведь выходной сигнал может иметь амплитуду меньше 1 В.
При этом ток коллектора также синусоидальный (по результатам моделирования):

Вообще-то я имел в виду реальный генератор, а не нарисованный в симуляторе. Фундаментальный принцип ограничения амплитуды автоколебаний нелинейностью активного элемента применим ко всем возможным схемам автогенераторов.

[asc2000]

Вообще-то я имел в виду реальный генератор, а не нарисованный в симуляторе.

Я проверял и на реальном генераторе. Multisim симулирует его работу довольно точно.

Фундаментальный принцип ограничения амплитуды автоколебаний нелинейностью активного элемента применим ко всем возможным схемам автогенераторов.

С этим я тоже согласен. Просто хотелось разобраться, как именно этот фундаментальный принцип работает в данной конкретной схеме.

[Proffessor]

С этим я тоже согласен. Просто хотелось разобраться, как именно этот фундаментальный принцип работает в данной конкретной схеме.

Ну тогда отсимулируйте схему с разорванной петлей ПОС:

Генератор состоит из эмиттерного повторителя, нагруженного на контур через резистивно-емкостную связь. Rs - сопротивление потерь индуктора (ввести обязательно как можно ближе к реальному). В режиме сильного сигнала смотрите как изменяется общий коэффициент передачи напряжения схемы в зависимости от уровня входного сигнала на резонансной частоте контура (около 30kHz) и от сопротивления регулирующего резистора, при каких значениях он становится =1, и все станет ясно.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 30 2013, 08:48

[asc2000]

Спасибо, попробую отсимулировать.
Кстати, а не нужно в этой схеме к выходу OUT еще подключить сопротивление, равное входному сопротивлению эмиттерного повторителя? Или это сопротивление можно считать бесконечно большим?

Сообщение отредактировал asc2000 - Oct 30 2013, 10:02

[Abell]

Спасибо, попробую отсимулировать.
Кстати, а не нужно в этой схеме к выходу OUT еще подключить сопротивление, равное входному сопротивлению эмиттерного повторителя? Или это сопротивление можно считать бесконечно большим?

В общем-то, регулировать амплитуду сигнала генератора изменением глубины ПОС не есть хорошо ПОС нужна собственно для возникновения автогенерации. Больше глубина - больше гармоник, более устойчивый запуск. Меньше глубина - неустойчивый запуск, паразитная генерация. Поэтому необходима золотая середина. В практических схемах сигнал снимают с коллектора транзистора, для исключения влияния последующих каскадов на частоту.

Колебательный контур задает частоту генерации, соотношение емкостей параллельных катушке конденсаторов задает глубину ПОС. Чем выше добротность контура - тем больше амплитуда сигнала на нем и, соответственно, на выходе генератора. Схема включения транзистора - ОК, иначе - повторитель, нелинейность транзистора никакой роли в этой схеме не играет, режим его работы линейный.

[Proffessor]

Кстати, а не нужно в этой схеме к выходу OUT еще подключить сопротивление, равное входному сопротивлению эмиттерного повторителя? Или это сопротивление можно считать бесконечно большим?

Можно подключить параллельно R1=20k.

Схема включения транзистора - ОК, иначе - повторитель, нелинейность транзистора никакой роли в этой схеме не играет, режим его работы линейный.

Вы несколько идеализируете ситуацию.
Эмиттерный повторитель в режиме большого сигнала не является абсолютно линейной схемой, его линейность зависит от сопротивления нагрузки. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше нелинейные искажения. Уже при амплитуде 1V искажения видны невооруженным глазом.



Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 30 2013, 12:17

[Abell]

Вы несколько идеализируете ситуацию.
Эмиттерный повторитель в режиме большого сигнала не является абсолютно линейной схемой, его линейность зависит от сопротивления нагрузки. Чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше нелинейные искажения. Уже при амплитуде 1V искажения видны невооруженным глазом.

Это не искажение, а ограничение Вы подключите в своем любимом симуляторе к эмиттеру вольтметр и добейтесь на нем половины питания.

[Proffessor]

Это не искажение, а ограничение Вы подключите в своем любимом симуляторе к эмиттеру вольтметр и добейтесь на нем половины питания.

Я просто взял режим транзистора по постоянному току, который представлен в первоначальной схеме топикстартера, поэтому подбирать режим как-то не с руки, даже в моем любимом симуляторе.
То, что ограничение амплитуды есть процесс, якобы не имеющий ничего общего с нелинейными искажениями - взгляд по меньшей мере оригинальный и свежий .

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 30 2013, 12:32

[Abell]

Да, еще нагрузку после конденсатора желательно иметь поболее выходного сопротивления каскада

Я просто взял режим транзистора по постоянному току, который представлен в первоначальной схеме топикстартера, поэтому подбирать режим как-то не с руки.
То, что ограничение амплитуды есть процесс, якобы не имеющий ничего общего с нелинейными искажениями - взгляд по меньшей мере оригинальный и свежий .

Да уж... то ли плакать, то ли смеяться... в общем, паяльник и осциллограф Вам в руки, и теорию подучить... Положительная полуволна, допустим, даст необходимый ток в нагрузку через транзистор. А отрицательная идет через резистор, а у Вас нагрузка в два раза меньше. Вопрос - откуда ограничение взялось?

[Proffessor]

А отрицательная идет через резистор, а у Вас нагрузка в два раза меньше. Вопрос - откуда ограничение взялось?

Все-таки оно взялось...
Не факт, что сопротивление нагрузки ЭП в данной схема генератора будет больше 2 kOhm. Это будет зависеть от добротности контура, которая неизвестна и от прочих факторов. Но тем не менее, даже при нагрузке 2k ограничение снизу наступает уже при амплитуде 1,2V. Конечно, было бы лучше, если бы постоянное напряжение на эмиттере базовыми резисторами установить 2,5V (вместо 1,8V), но что есть, то есть, такова была первоначальная схема.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 30 2013, 13:51

[Abell]

Все-таки оно взялось...
Не факт, что сопротивление нагрузки ЭП в данной схема генератора будет больше 2 kOhm. Это будет зависеть от добротности контура, которая неизвестна и от прочих факторов. Но тем не менее, даже при нагрузке 2k ограничение снизу наступает уже при амплитуде 1,2V. Конечно, было бы лучше, если бы постоянное напряжение на эмиттере базовыми резисторами установить 2,5V (вместо 1,8V), но что есть, то есть, такова была первоначальная схема.

Да уберите Вы ее совсем, эту грешную нагрузку Не будем же спорить о свойствах схем включения транзисторов?
Ну давайте попробуем разобрать происходящие в этом генераторе процессы. Имеем обычную схему транзистора с ОК, в просторечии повторитель. Представляет собой каскад усиления по току. Режим по постоянному току выбирается резисторами смещения в базовой цепи для симметричного ограничения сигнала. Если известна нагрузка по переменному току - рабочая точка смещается опять-таки для симметричного ограничения, иными словами - для максимального выходного напряжения. По каскаду - все.
Контур параллельный, чем выше его добротность - тем больше будет амплитуда напряжения на нем, но при увеличении добротности и сопротивление контура как источника увеличивается, а значит - должно быть согласовано с входным сопротивлением транзисторного каскада.
Все можно рассчитать, формулы элементарные. Часть сигнала с эмиттера транзистора (любые флюктуации напряжения) поступает в контур и вызывает колебания на резонансной частоте. Емкости могут быть одинаковыми или верхняя может быть больше нижней, но не наоборот, иначе необходимый сдвиг фазы не получится. Необходимую глубину ПОС обеспечивает делитель напряжения, либо резисторный (что нежелательно, ибо уменьшает добротность контура), либо емкостной (с эмиттера через конденсатор малой емкости в точку соединения конденсаторов контура). При увеличении ПОС форма сигнала может дойти до прямоугольной, из-за ограничения каскадом.
Разновидность генератора с транзистором по схеме ОК - индуктивная трехточка, где сигнал с эмиттера подается в отвод катушки контура. Смысл тот же.

P.S. Дико извиняюсь, просто органически не перевариваю симуляторов и обученных с их помощью "специалистов"-теоретиков. Имхо, практика позволяет намного лучше усвоить материал. А симуляторами, опять же имхо, следует пользоваться уже намного позже, лишь как инструментом для быстрого моделирования, но никак не для первоначального обучения!
P.P.S. Еще раз дико извиняюсь, на написание ушло много времени, может пропустил чей-нибудь пост по теме
P.P.P.S. Вот написал все, и думаю - а кому это нужно? Сейчас же все модно на контроллерах делать, да не на простых, а чтоб гигагерц поболее да памяти петабайты, и чтоб непременно забугорного изделия

Сообщение отредактировал Abell - Oct 30 2013, 15:19

[Proffessor]

Все можно рассчитать, формулы элементарные. При увеличении ПОС форма сигнала может дойти до прямоугольной, из-за ограничения каскадом.
...органически не перевариваю симуляторов и обученных с их помощью "специалистов"-теоретиков. Имхо, практика позволяет намного лучше усвоить материал. А симуляторами, опять же имхо, следует пользоваться уже намного позже, лишь как инструментом для быстрого моделирования, но никак не для первоначального обучения!
... а кому это нужно? Сейчас же все модно на контроллерах делать, да не на простых, а чтоб гигагерц поболее да памяти петабайты, и чтоб непременно забугорного изделия

Ну да, в наше время баловаться с такими схемами можно только в порядке обучения.
Если бы было известно сопротивление потерь контура, а оно хз...
Я, собственно, тоже редко пользуюсь симуляторами, но здесь хотелось проиллюстрировать, что ЭП не безгрешен в смысле линейности. Если бы активный элемент генератора обладал чисто линейной амплитудной характеристикой, установление стационарного процесса было бы невозможным: амплитуда колебаний продолжала бы неограниченно возрастать до порога ограничения. Но здесь наблюдается зависимость установившейся амплитуды колебаний от глубины ПОС, что говорит о реальной нелинейности ЭП (пусть небольшой) еще до наступления ограничения.

[Tanya]

!

Все можно рассчитать, формулы элементарные. для первоначального обучения!

Proffessor
Вас Abell не слышит!
Совсем. Вы же вынуждены повторять прописную истину - без нелинейности генератор не может работать. И совершенно неважно, откуда она берется. Может быть, ко мне прислушается...
Вот и я повторила. Давайте не будем больше.

[Abell]

Вас Abell не слышит!
Совсем. Вы же вынуждены повторять прописную истину - без нелинейности генератор не может работать. И совершенно неважно, откуда она берется. Может быть, ко мне прислушается...

Слышу. И прислушиваюсь. И рискну поправить - генератор (электронный, механический - не важно) не может работать без притока энергии извне. Нелинейность же элементов, осуществляющих коммутацию этой энергии, тут совсем ни при чем Как устроен умформер, напомнить?
Professor изначально перепутал ограничение сигнала из-за несогласованной нагрузки с нелинейностью каскада, я немного поправил, что же я не услышал?

[rudy_b]

Что-то вы в трех соснах заплутали. С этой схемой все очень просто - она имеет неплохую линейность (пусть она будет порядка 1 %) практически вплоть до основного (глубокого) ограничения - ток эмиттера станет равен 0 на отрицательном перепаде. Заметьте, что при этом напряжение на эмиттере будет больше 0, нужно смотреть ток эмиттера.

Дальше получается следующее. Пусть петлевой коэффициент K равен 1 при R3=4k5. Если чуть уменьшить R3, то начнется непрерывное нарастание колебаний, которое ограничено малой (1%) нелинейностью схемы. Т.е. при отклонении R3 от 4k5 в пределах 1% будет пропорциональный рост амплитуды на выходе. Но, при отклонении более 1% амплитуда дорастет до большой нелинейности (запирание транзистора) и станет слабо зависеть от дальнейшего снижения R3 - будет только снижаться время нарастания колебаний. Т.е. весь диапазон линейной регулировки амплитуды - это изменение R3 в пределах 1% от 4k5.

Отсюда понятно, что так регулировать амплитуду нельзя и нужно всегда работать в режиме глубокого ограничения (R3 сильно меньше 4k5). И, если эту амплитуду нужно регулировать, то это нужно делать не изменением R3, а меняя само ограничение, например меняя ток ограничения изменением резистора R5.

[Proffessor]

И рискну поправить - генератор (электронный, механический - не важно) не может работать без притока энергии извне. Нелинейность же элементов, осуществляющих коммутацию этой энергии, тут совсем ни при чем Как устроен умформер, напомнить?

Кого Вы поправляете? Это в Вашей консерватории надо что-то подправить. С необходимостью притока энергии извне никто не спорит. И нелинейность активных элементов действительно не влияет на запуск процеса автоколебаний. Дело в Вашем непонимании роли нелинейности в установлении определенной амплитуды колебаний. Амплитуда устанавливается такая, чтобы выполнялся баланс амплитуд, то есть, в физическом смысле, когда тот самый приток энергии от источника равен ее уходу в нагрузку и за счет рассеяния.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 30 2013, 18:48

[Abell]

Отсюда понятно, что так регулировать амплитуду нельзя

а я что сказал?
asc2000, не слушайте никого есть интерес, хотите разобраться - читайте хорошие книжки, выше уже рекомендовал Р.Свореня в качестве базы. Мой дед отца с ее помощью учил, отец меня, я теперь вот сына начинаю вовлекать. А вообще, на собранной практической схеме с реальным осциллографом подключите второй луч непосредственно к колебательному контуру, совместите лучи, и, изменяя глубину ПОС резистором R3, наблюдайте процесс и наслаждайтесь. Ну или в симуляторе на худой конец Понимание придет в процессе созерцания

[Abell]

Дело в Вашем непонимании роли нелинейности в установлении опрделенной амплитуды колебаний.

Вот как? Да, действительно, про установление определенной амплитуды колебаний я и не упомянул, извиняюсь. Так вот, я Вас огорчу, но нелинейность и здесь ни при чем.
Возможно, Вы удивитесь, но амплитуда установившихся колебаний в этой схеме зависит прежде всего от сопротивления в цепи эмиттера, иначе говоря - от уровня энергии, передаваемой в контур отрицательной полуволной. Больше сопротивление - меньше энергия - меньше амплитуда. Далее - от добротности контура. Чем выше добротность - тем больше будет амплитуда напряжения на контуре. Но форма сигнала на эмиттере уже будет сильно искажена ограничением. На контуре же будет максимальная амплитуда, опять-таки зависящая от сопротивления в цепи эмиттера.
Хотите пари? Ваши условия?

[Proffessor]

Вот как? Да, действительно, про установление определенной амплитуды колебаний я и не упомянул, извиняюсь. Так вот, я Вас огорчу, но нелинейность и здесь ни при чем.
Возможно, Вы удивитесь, но амплитуда установившихся колебаний в этой схеме зависит прежде всего от сопротивления в цепи эмиттера, иначе говоря - от уровня энергии, передаваемой в контур отрицательной полуволной. Больше сопротивление - меньше энергия - меньше амплитуда. Далее - от добротности контура. Чем выше добротность - тем больше будет амплитуда напряжения на контуре. Но форма сигнала на эмиттере уже будет сильно искажена ограничением. На контуре же будет максимальная амплитуда, опять-таки зависящая от сопротивления в цепи эмиттера.

Ну да, удивлен, но прежде всего Вашим упорством в заблуждении. Как я и предполагал, дело здесь в консерватории. Как говорится, за деревьями не видите леса. Почему Вы решили, что данная схема генератора какая-то особая и не подчиняется общим принципам работы всех автоколебательных схем? Учитесь систематизировать и структурировать полученные от деда и отца знания и тогда не будете доказывать недоказуемое. При чем здесь сопротивление в эмиттере и отрицательная полуволна? Даже при условии наличия в генераторе абсолютно линейного активного элемента (идеального ЭП) амплитуда колебаний никак не зависит от глубины ПОС или добротности резонатора, это Вы должны понять в конце концов. Начните с изучения понятия баланса амплитуд. Это, конечно, скучнее, чем разбирать осциллограмы работы конкретной схемы генератора, но выбора у Вас нет. Задумайтесь, почему "весь диапазон линейной регулировки амплитуды - это изменение R3 в пределах 1% от 4k5". Уж не от малости коэффициента нелинейных искажений ЭП? Можно, конечно, весь процесс рассчитать покаскадно с учетом нелинейности ЭП, но времени нет.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 31 2013, 07:53

[asc2000]

asc2000, не слушайте никого есть интерес, хотите разобраться - читайте хорошие книжки, выше уже рекомендовал Р.Свореня в качестве базы.

Здесь я привел упрощенную схему генератора, который является частью устройства, работающего по принципу индуктивного датчика приближения.
Генератор работает в режиме близком к срыву генерации. И с возложенной на него задачей он справляется хорошо, я бы даже сказал, отлично. И вот теперь мне захотелось разобраться: а как же ему это удается? И может быть можно сделать еще лучше?
Перечитал книжку Свореня в части касающейся генераторов. Книга конечно замечательная, но мои вопросы для меня пока не прояснились. Хотя в процессе обсуждения на этом форуме ясность постепенно прибавляется.

Хотел спросить, какой симулятор Вы использовали? Я работаю с Мультисимом, но в Вашем осциллограмма красивее.

[Proffessor]

Хотел спросить, какой симулятор Вы использовали?

Это Circuit Maker 6.0, старинный, конечно, в нем заложены модели транзисторов, выпускавшихся до 2000 года, но самый простой и SPICE-совместимый.

[Abell]

Ну да, удивлен, но прежде всего Вашим упорством в заблуждении. Как я и предполагал, дело здесь в консерватории. Как говорится, за деревьями не видите леса.
... амплитуда колебаний никак не зависит от глубины ПОС или добротности резонатора, это Вы должны понять в конце концов. Начните с изучения понятия баланса амплитуд.

Я свои сообщения не исправлял, и буду весьма обязан Вам, если Вы мне укажете, в каком именно сообщении я утверждал, что амплитуда колебаний зависит от глубины ПОС, это Вы передергиваете. Насчет того, что амплитуда не зависит от добротности резонатора - это уж, извиняюсь, ошибаетесь Вы.
Короче, мои тезисы:
1. Амплитуда колебаний на резонаторе автогенератора устанавливается в зависимости от количества полученной извне энергии, в данном конкретном случае эта энергия ограничивается резистором в цепи эмиттера.
2. Амплитуда колебаний на резонаторе очень сильно зависит от его добротности.

Опровергать будете? Как насчет пари?

[Proffessor]

Я свои сообщения не исправлял, и буду весьма обязан Вам, если Вы мне укажете, в каком именно сообщении я утверждал, что амплитуда колебаний зависит от глубины ПОС, это Вы передергиваете. Насчет того, что амплитуда не зависит от добротности резонатора - это уж, извиняюсь, ошибаетесь Вы.
Короче, мои тезисы:
1. Амплитуда колебаний на резонаторе автогенератора устанавливается в зависимости от количества полученной извне энергии, в данном конкретном случае эта энергия ограничивается резистором в цепи эмиттера.
2. Амплитуда колебаний на резонаторе очень сильно зависит от его добротности.

Опровергать будете? Как насчет пари?

Пари - это в местной забегаловке заключайте. А утверждение, что амплитуда изменяется в зависимости от эмиттерного резистора, который регулирует количество энергии, поступающей в контур? А регулировка этого резистора - не что иное, как регулировка глубины ПОС. Вы забываете, что в генераторе присутствует положительная обратная связь, которая стремится увеличить амплитуду независимо от добротности контура. Для запуска генератора необходимо, чтобы малосигнальный петлевой коэффициент передачи был >1. И амплитуда растет до тех пор, пока не наступит момент равенства 1 петлевого коэффициента передачи. Необязательно при этом будет ограничение синусоиды. Всего этого нет в книжке Свореня (на кружок "Умелые руки" рассчитано), но это Вас никак не оправдывает, здесь как-никак "форум профессиональных разработчиков".

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 31 2013, 08:50

[Tanya]

.
Короче, мои тезисы:
1. Амплитуда колебаний на резонаторе автогенератора устанавливается в зависимости от количества полученной извне энергии, в данном конкретном случае эта энергия ограничивается резистором в цепи эмиттера.
2. Амплитуда колебаний на резонаторе очень сильно зависит от его добротности.

Опровергать будете? Как насчет пари?

Вот поменяйте транзистор... Только транзистор. Изменится ли амплитуда? Для синусоидального генератора - не мультивибратора.

[ledum]

А еще не обязательно верхний конденсатор больше нижнего. Для обеспечения амплитудно-фазового баланса.
А еще существует оптимальная связь между резонатором и активным компонентом - порядка минус 6дБ. Это потому, что в формуле Лисона по шумам добротность в квадрате в знаменателе, а мощность на резонаторе в знаменателе в первой степени.
А еще получать ограничение в активном компоненте - лоховство, ибо в той же формуле Лисона Кш активного компонента в числителе, а при ограничении Кш растет зело, да и выход из ограничения активного компонента - фазонестабильный процесс. Ставят, например, ограничители внешние на диодах. Это я о том, что народ полез в дебри, которые врядли ТС нужны.

[Proffessor]

А еще получать ограничение в активном компоненте - лоховство, ибо в той же формуле Лисона Кш активного компонента в числителе, а при ограничении Кш растет зело, да и выход из ограничения активного компонента - фазонестабильный процесс. Ставят, например, ограничители внешние на диодах. Это я о том, что народ полез в дебри, которые врядли ТС нужны.

В эти дебри полезли из-за желания ТС разобраться с принципом регулировки амплитуды. А заодно освежить фундаментальные знания.
Никто и не говорит, что транзистор данного генератора работает или должен работать в ограничении. Между малосигнальным линейным и режимом ограничения - область квадратичной или кубической нелинейности, в которой дополнительные шумы не генерятся. А вообще для данной задачи - построить простой охранный датчик присутствия - такой генератор есть простое и изящное решение, хотя, мне кажется, нашему ТС предстоит еще решить проблемы стабильности длительной работы, потому как генератор работает на пороге срыва колебаний (за счет падения добротности резонатора), а этот порог срыва очень зависит от разных случайных факторов.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 31 2013, 09:19

[Abell]

Пари - это в местной забегаловке заключайте. А утверждение, что амплитуда изменяется в зависимости от эмиттерного резистора, который регулирует количество энергии, поступающей в контур? А регулировка этого резистора - не что иное, как регулировка глубины ПОС. Вы забываете, что в генераторе присутствует положительная обратная связь, которая стремится увеличить амплитуду независимо от добротности контура. Для запуска генератора необходимо, чтобы малосигнальный петлевой коэффициент передачи был >1. И амплитуда растет до тех пор, пока не наступит момент равенства 1 петлевого коэффициента передачи. Необязательно при этом будет ограничение синусоиды. Всего этого нет в книжке Свореня (на кружок "Умелые руки" рассчитано), но это Вас никак не оправдывает, здесь как-никак "форум профессиональных разработчиков".

1. Я недостаточно конкретно выразился, и Вы не поняли. Эмиттерный резистор на схеме ТС - R5. Это выходное сопротивление каскада. Не глубина ПОС.
2. ПОС естественно стремится увеличить амплитуду, тут Вы правы. До какой амплитуды раскачается резонатор - определяется энергией, поступившей в него, и добротностью резонатора.
3. Если не ошибаюсь, ТС интересовался не математикой, а физикой процесса. Обычно у специалистов, отлично владеющих математическим аппаратом, наглухо отсутствует инженерное чутье, а на расчет достаточно простых реальных процессов находится отмазка "это сложно и долго". В итоге обычно и неправильно.

Tanya, мы можем транзистор вообще убрать Великий Максвелл не гнушался демонов подсаживать, и нам не грех - представим такую схему, где ключом служит демон, обеспечивающий и глубокую положительную обратную связь, и коммутацию:

Фазовый сдвиг обеспечивают конденсаторы С1 и С2, все конденсаторы одинаковой емкости. Демон занят замыканием/размыканием ключа до достижения максимальной амплитуды на контуре. Когда это ему удается, наблюдаем амплитуду сигнала на контуре. Понаблюдали? Теперь, не отвлекая демона от его занятия, потихоньку уменьшаем сопротивление R1, наблюдаем. Что происходит с амплитудой? Правильно, увеличивается. Не трогая демона, одномоментно увеличиваем индуктивность и уменьшаем все емкости, оставляя резонансную частоту контура такой же, но увеличивая добротность. Наблюдаем за амплитудой.
Результат мысленного эксперимента озвучиваем.

[Tanya]

3. Если не ошибаюсь, ТС интересовался не математикой, а физикой процесса. Обычно у специалистов, отлично владеющих математическим аппаратом, наглухо отсутствует инженерное чутье, а на расчет достаточно простых реальных процессов находится отмазка "это сложно и долго". В итоге обычно и неправильно.

Tanya, мы можем транзистор вообще убрать

Так можете посчитать правильно амплитуду, исходя из линейной модели транзистора?
А транзистор предлагала поменять, а не убрать. Поменяли? Вопрос был о зависимости амплитуды только от пассивных элементов...

[Proffessor]

Эмиттерный резистор на схеме ТС - R5. Это выходное сопротивление каскада. Не глубина ПОС.
2. ПОС естественно стремится увеличить амплитуду, тут Вы правы. До какой амплитуды раскачается резонатор - определяется энергией, поступившей в него, и добротностью резонатора.
3. Если не ошибаюсь, ТС интересовался не математикой, а физикой процесса. Обычно у специалистов, отлично владеющих математическим аппаратом, наглухо отсутствует инженерное чутье, а на расчет достаточно простых реальных процессов находится отмазка "это сложно и долго". В итоге обычно и неправильно.

... представим такую схему, где ключом служит демон ...

Свят-свят... Тот самый демон Вас и попутал.
С вашей "теорией" не стыкуются по крайней мере два реальных факта:
1. Очень узкий диапазон регулирования резистора обратной связи (1% относительно 4.5к), при котором амплитуда возрастает от 0 до уровня ограничения.
2. Явление срыва генерации при незначительном уменьшении добротности контура, хотя по вашей "теории" амплитуда колебаний должна пропорционально уменьшаться.
Ваше "инженерное чутье" забывает о действии положительной обратной связи. Если для Вас понятие коэффициента передачи относится к "сложнейшему математическому аппарату", говорить дальше не о чем.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 31 2013, 11:35

[Abell]

Ведь по Вашей теории, все должно быть пропорционально, если это сопротивление уменьшить вдвое, то количество энергии, переданной в контур, тоже должно удвоиться и амплитуда должна возрасти вдвое, но реально это не так.

Не передергивайте. Такого я не говорил. При чем здесь уменьшить вдвое, энергия удвоится, амплитуда вдвое? Я, кажется говорил о принципиальной зависимости чего-то от чего-то, не числовой А как же пресловутая добротность, эквивалентное сопротивление контура на резонансной частоте?
А о положительной обратной связи я никогда не забываю, она мне нравится Вот к примеру сейчас, я добавляю энергию в тему, у нас возникает резонанс (хотя и на разных частотах) объем темы разрастается, разрастается
Так что, извините, свои тезисы я изложил, видение процесса показал, кажется, достаточно наглядно (пусть даже на уровне кружка "умелые руки" - а как Вы хотите воспитывать и учить электронщиков, если не с детства, кто ими сейчас занимается - сразу огромным матаппаратом по голове бьют в ВУЗах, а радиокружков нет...), тему не будем раздувать, ладно? Засим дозвольте откланяться

И опять Вы сообщение отредактировали Ну зачем, неспортивно это

[Proffessor]

А как же пресловутая добротность, эквивалентное сопротивление контура на резонансной частоте?

И опять Вы сообщение отредактировали Ну зачем, неспортивно это

Привычка, знаете ли такая, исправлять собственное косноязычие. Здесь же у нас не соревнование типа кто умнее.
Не могу еще не упомянуть добротность резонатора (контура). Она, добротность, всего лишь определяет коэффициент передачи резонатора по напряжению и в конечном итоге влияет на петлевой коэффициент передачи генератора. Кстати в этом обьяснение эффекта срыва колебаний при незначительном уменьшении добротности приближающимся человеком.

Сообщение отредактировал Proffessor - Oct 31 2013, 12:07

[тау]

1. Я недостаточно конкретно выразился, и Вы не поняли. Эмиттерный резистор на схеме ТС - R5. Это выходное сопротивление каскада. Не глубина ПОС.

ну здрасьте. Никакое это не выходное сопротивление каскада.

Не трогая демона, одномоментно увеличиваем индуктивность и уменьшаем все емкости, оставляя резонансную частоту контура такой же, но увеличивая добротность. Наблюдаем за амплитудой.
Результат мысленного эксперимента озвучиваем.

Так озвучьте, для случая "одномоментного" увеличения индуктивности, когда мгновеннно/одномоментный ток в ней =0

[rudy_b]

...Это я о том, что народ полез в дебри, которые врядли ТС нужны.

Это с одной стороны. А с другой - видно, что сути процесса не понимают, что печально.

Люди, если абстрагироваться от конкретной схемы - то все просто. Резонатор, усилитель, ограничитель (с той или иной степенью кривизны) - снова резонатор. Функции усилителя и ограничителя часто совместимы, перестановки допустимы.

Если перейти к конкретной схеме - в линейном режиме (сигнал еще не ограничивается) она неработоспособна ввиду отсутствия системы поддержания заданной амплитуды. Поэтому ее следует использовать в режиме с ограничением. Самый простой способ регулировки ограничения - изменять (в данном случае - увеличивать) сопротивление R5.

Откуда снимать выходной сигнал - вопрос отдельный. Правильно - с небольшого резистора в коллекторе, но, при большой и стабильной нагрузке, можно и с эмиттера. Если нужен синус - прямо с контура или через повторитель.

Если нужен хороший синус - нужно ввести "мягкий" ограничитель, который будет работать до "жесткого" - тогда схему (но уже не эту) можно использовать в (почти) линейном режиме. Но стабильность амплитуды снизится.

Остальное - частности.

[shf_05]

господе вместо спора поглядите http://padabum.com/d.php?id=3495 Гоноровский рцс глава 9, условие стационарных колебаний, почти ваша схема на стр 280.

[Proffessor]

господе вместо спора поглядите http://padabum.com/d.php?id=3495 Гоноровский рцс глава 9, условие стационарных колебаний, почти ваша схема на стр 280.

Здесь не читатели, а сплошь писатели. Симулятор показывает, что при изменении сопротивления резистора связи с контуром (R3) амплитуда на контуре очень резко изменяется. Так, при 4,4к амплитуда 2V, при 4,5к - 1,2V, при 4,6к - 0,8V и при 4,7k наступает срыв (0V).

asc2000, для обеспечения надежного срабатывания датчика Вам надо настраивать амплитуду колебаний как можно ближе к порогу срыва генерации, хотя при этом возрастает вероятность ложной тревоги (радиолокационный термин).

Теперь размыкаем цепь обратной связи и подаем сигнал с внешнего генератора. Хотя генерация происходит на частоте 30,6kHz, частоту внешнего генератора пришлось скорректировать до 31,5kHz, чтобы точно попасть в резонанс. По осциллограмме видим, что при сопротивлении связи 4,7к амплитуда на выходе в точности равна 1V (на осциллогамме это параметр Yc). Это при амплитуде внешнего сигнала 1V, значит К=1. При сопротивлении резистора связи 4,5к амплитуда на выходе 1,06V и соответственно К=1,06.


Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 1 2013, 12:17

[rudy_b]

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.

[Proffessor]

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.
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.

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

[asc2000]

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.

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

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

Тут есть опасность возникновения колебаний AGC.

Изменение R5 позволяет более плавно изменять амплитуду и тем самым точнее приближаться к порогу срыва. При 100к амплитуда плавно снижается до 90mV.

Не понизится ли при этом чувствительность индуктивного датчика?

[Proffessor]

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

[Дмитрий_Б]

Теперь размыкаем цепь обратной связи и подаем сигнал с внешнего генератора. Хотя генерация происходит на частоте 30,6kHz, частоту внешнего генератора пришлось скорректировать до 31,5kHz, чтобы точно попасть в резонанс. При сопротивлении резистора связи 4,5к амплитуда на выходе 1,06V и соответственно К=1,06.

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?

[Proffessor]

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

[rudy_b]

...Тут есть опасность возникновения колебаний AGC.
Не понизится ли при этом чувствительность индуктивного датчика?

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.

Изменение R5 позволяет более плавно изменять амплитуду и тем самым точнее приближаться к порогу срыва. При 100к амплитуда плавно снижается до 90mV....

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.

[Proffessor]

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

[Abell]

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.

[тау]

Тема, смотрю, и без моего участия разрастается, а истины все нет

что есть истина ?

неужели это ?

]Для нормальной работы генератора значения всех паразитных элементов схемы должны очень сильно отличаться от основных, другими словами - оказывать как можно меньшее влияние.

это есть ложь.

Сообщение отредактировал тау - Nov 2 2013, 09:56

[Proffessor]

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.

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.

...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?

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

[SSerge]

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".

[Abell]

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.

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

[Tanya]

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.

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

А также классика - Андронов, Витт, Хайкин.

[asc2000]

Во-первых - не совсем понятно, на что должна реагировать индуктивность в Вашем устройстве, на металлические предметы? Или все же датчиком является емкость?
... Имхо, лучше бы срыв не использовать.

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

господе вместо спора поглядите http://padabum.com/d.php?id=3495 Гоноровский рцс глава 9, условие стационарных колебаний, почти ваша схема на стр 280.

Спасибо за ссылку,изучаю.

asc2000, для обеспечения надежного срабатывания датчика Вам надо настраивать амплитуду колебаний как можно ближе к порогу срыва генерации ...

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

... хотя при этом возрастает вероятность ложной тревоги (радиолокационный термин).

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?

... 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.

Спасибо! Кажется, наконец-то начинает проясняться!

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.

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.

[Proffessor]

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?

Ближе к порогу срыва уменьшается запас малосигнального петлевого усиления и уменьшается соответственно тот запас добротности контура, при котором поддерживается автоколебательный процесс. В общем объяснить более внятно без дифференциальных уравнений никак.
Возможно улучшить стабильность работы вблизи порога срыва поможет:
1)дополнительная неглубокая отрицательная обратная связь (например дополнительной катушкой обратной связи в цепи коллектора, слабо связанной с катушкой контура)
2)дополнительная инерционная схема стабилизации амплитуды (на термисторах, лампочках накаливания, интегрирующих детекторах)
Пробуйте.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 3 2013, 07:43

[Plain]

Обсуждение генераторов, конечно, познавательно, но для измерения расстояния вообще-то достаточно одного импульса, а от датчика в целом нужна стабильность параметров, что, в сумме с вообще необходимостью разрабатывать что-либо новое в данной области, ведёт к простому измерителю на МК.

[asc2000]

... для измерения расстояния вообще-то достаточно одного импульса, а от датчика в целом нужна стабильность параметров, что, в сумме с вообще необходимостью разрабатывать что-либо новое в данной области, ведёт к простому измерителю на МК.

Не могли бы привести пример такого индуктивного датчика? Насколько я знаю, применяемый мною принцип является оптимальным для таких датчиков, особенно если требуется малый ток потребления.

[Abell]

Proffessor, браво! Кажется, начинаем приходить к обоюдному консенсусу! Огромное спасибо за напоминание о режиме работы каскада, он тоже немаловажен. Я вот о чем:

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.

Абсолютно верно, максимальная амплитуда зависит и от режима работы каскада, другими словами - от симметричности ограничения. Действительно, нагрузка каскада по переменному току может быть намного меньше R5, поэтому для симметричности ограничения и положительной, и отрицательной полуволн надо постоянное напряжение на R5 увеличивать. Кстати, и регулировать амплитуду установившихся колебаний в небольших пределах таким образом намного проще.
Неоднократно высказанное коллегами-оппонентами пожелание предоставить формулы расчета автогенератора по схеме "емкостная трехточка" принял во внимание, делаю методику расчета, результат непременно выложу. А затем попрошу всех сомневающихся сделать то же самое, в качестве небольшого тренинга. Спасибо за критику "теории"

[Plain]

могли бы привести пример такого индуктивного датчика? Насколько я знаю, применяемый мною принцип является оптимальным для таких датчиков, особенно если требуется малый ток потребления

Ну, есть примеры 500 мкА, и может для Вас это оптимально, а есть задачи, где нужно 10 мкА, чтобы от батарейки проработать 10 лет — тогда волей-неволей придётся отказаться от спортивной однотранзисторной схемотехники.

[asc2000]

Ну, есть примеры 500 мкА ..., а есть задачи, где нужно 10 мкА ...

Может, приведете хотя бы парочку примеров, чтобы было понятно, о чем идет речь. И какова чувствительность и дистанция обнаружения таких индуктивных датчиков?

[Plain]

Например, 12 мм (двухпроводный вариант):

http://pewa.panasonic.com/assets/acsd/sunx...x-m-catalog.pdf

[asc2000]

Подобные датчики я и имел в виду. Но, во-первых, указанные Вами датчики работают по тому же принципу, что и мой, во-вторых, у них ток потребления не более 10 мА, а не 500 мкА, и в-третьих, дистанция обнаружения даже самого чувствительного из указанных датчиков в несколько раз меньше, чем требуется мне.

[Plain]

не 500 мкА

Повторяю, речь о двухпроводном исполнении, потрудитесь долистать предложенный документ до указанного места.

И, повторяю, совершенно не важно, что требуется Вам. Я указал возможные задачи, готовых решений которых на рынке нет, и которые придётся решать самостоятельно, так что, зачем это делаете сейчас Вы — не понятно.