Генератор синусоидального напряжения на ОУ

При испытаниях и настройке электронной аппаратуры часто возникает необходимость иметь источник синусоидального напряжения, обладающий малым (менее 0,05 %) уровнем нелинейных искажений.

На низких и средних частотах хорошим источником синусоидальных колебаний с малым уровнем искажений служит мостовой генератор Вина
(рис. 46, а) [3].

а) б)

Рис. 46. Мостовые генераторы Вина с малыми искажениями

Принцип работы схемы заключается в том, чтобы создать усилитель с обратной связью, имеющий сдвиг фазы 180° на частоте выходного сигнала, а затем отрегулировать петлевое усиление таким образом, чтобы возникли автоколебания с частотой

f = 1/πRC.

Для одинаковых значений R и С коэффициент усиления по напряжению выходного сигнала по отношению к сигналу на неинвертирующем входе ОУ должен быть точно равен +3,0. При меньшем усилении колебания затухают, при большем – выходной сигнал будет достигать насыщения. Искажение будет малым, пока амплитуда колебаний не выходит за пределы линейного участка характеристики усилителя, т. е. не следует допускать колебаний полного размаха до уровней ограничения ОУ.

В схеме на рис. 46, а в качестве элемента обратной связи с переменным сопротивлением используется лампа накаливания. При повышении уровня выходного сигнала нить лампы нагревается, уменьшая коэффициент усиления неинвертирующего усилителя. Искажения гармонического сигнала в показанной схеме для диапазона звуковых частот (выше 1 кГц) не превышают 0,003 % [3]. В схеме рис. 46, б амплитудный детектор, состоящий из диодов и RС-цепи, регулирует усиление по переменному току, меняя сопротивление канала полевого транзистора, который при малых напряжениях ведет себя как нелинейное сопротивление. Следует отметить, что используется большая постоянная времени (2 с); для исключения искажений это существенно, поскольку быстродействующая обратная связь исказила бы форму генерируемого синусоидального сигнала, пытаясь регулировать его амплитуду в пределах одного периода.