Генератор Twin-T

Ссылка на страницу сайта магазина Gtest® с номенклатурой генераторов сигналов, а также рекомендуемые приборы и статьи для дальнейшего самообразования приведены в конце данного раздела.

Генератор Twin-T

Генератор Twin-T - это еще одна схема RC-генератора, которая использует две параллельно соединенные RC-цепи для создания синусоидального выходного сигнала одной частоты.

Генераторы Twin-T - это еще один тип RC-генератора, который формирует синусоидальный выходной сигнал для применения в схемах с фиксированной частотой, аналогично генератору с мостом Вина. Генератор Twin-T использует две RC-цепи в форме буквы «Т» в своей цепи обратной связи между выходом и входом инвертирующего усилителя.

Как мы уже видели, генератор представляет собой усилитель с положительной обратной связью, который имеет фиксированный коэффициент усиления напряжения, необходимый для поддержания колебаний, и генератор Twin-T не является исключением.

Обратная связь обеспечивается RC-цепью Twin-T, которая возвращает часть выходного сигнала на вход усилителя. Таким образом, RC-цепь обеспечивает сдвиг фазы на 180°, а усилитель добавляет еще 180°. Вместе это создает общий фазовый сдвиг 360°, необходимый для поддержания колебаний.

В отличие от классического RC-генератора со сдвигом фаз или генератора с мостом Вина, генератор Twin-T использует две взаимосвязанные Т-образные RC-сети, соединенные параллельно.

Двойной Т-генератор использует пассивную резистивно-емкостную (RC) цепь с двумя взаимосвязанными Т-секциями, имеющими противоположное расположение элементов R и C.

Сеть Twin-T

Очевидно, что одна из пассивных RC-цепей имеет низкочастотную характеристику, а другая - высокочастотную. Подобная схема уже используется в режекторных фильтрах.

В данном случае параллельно соединенные Т-образные RC-цепи формируют характеристику режекторного фильтра, центральная частота которого соответствует частоте генерации колебаний.

В результате колебания не могут возникать на частотах выше или ниже настроенной частоты режекторного фильтра из-за отрицательной обратной связи, создаваемой двойной сетью.

На настроенной частоте отрицательная обратная связь становится минимальной, а положительная обратная связь усилителя начинает доминировать, создавая устойчивые колебания на одной частоте.

Частотно-избирательная сеть Twin-T формирует передаточную функцию, в которой частота, глубина провала и фазовый сдвиг определяются значениями используемых компонентов.

Для низкочастотной R-C-R цепи:

Для высокочастотной C-R-C цепи:

Объединение этих двух уравнений позволяет получить выражение для центральной частоты генератора Twin-T.

Где:

• ƒC - частота колебаний в герцах;
• R - сопротивление обратной связи в омах;
• C - емкость обратной связи в фарадах;
• π (пи) - математическая константа приблизительно 3,142.

Для реализации генератора Twin-T обычно используется операционный усилитель, который обеспечивает необходимое усиление и высокий входной импеданс.

Усиление Twin-T

Стандартные операционные усилители обеспечивают высокий коэффициент усиления, высокое входное и низкое выходное сопротивление, что делает их отличным выбором для генераторов Twin-T.

На частоте генерации коэффициент передачи сети обратной связи становится близким к нулю, поэтому необходим усилитель с коэффициентом усиления значительно больше единицы.

Положительная обратная связь обеспечивается резистором R1, а резистор R2 используется для запуска генерации. Обычно отношение R1/R2 должно быть больше 100.

Требуемое усиление реализуется с помощью неинвертирующего усилителя, где часть выходного напряжения подается на неинвертирующий вход через делитель напряжения.

Отрицательная обратная связь от сети Twin-T подается на инвертирующий вход операционного усилителя.

Схема генератора Twin-T

Для компенсации допусков компонентов резистор R/2 часто выполняется в виде подстроечного потенциометра, что обеспечивает стабильный запуск генератора.

Пример расчета генератора Twin-T

Требуется получить синусоидальный сигнал частотой 1 кГц при использовании операционного усилителя с коэффициентом усиления 200.

Выбираем значение резисторов R = 10 кОм и рассчитываем необходимую емкость конденсаторов по формуле частоты генерации.

В результате получаем R = 10 кОм и C = 16 нФ. Центральный конденсатор составляет 33 нФ.

Для компенсации отклонений номиналов используется подстроечный резистор около 5 кОм.

При выборе R2 = 1 кОм резистор R1 должен иметь номинал 200 кОм для получения требуемого коэффициента усиления.

Окончательная схема генератора Twin-T

Краткое описание схемы генератора Twin-T

В данном материале мы рассмотрели, как можно построить генератор Twin-T с использованием пассивных компонентов и операционного усилителя. Настроенная RC-цепь обеспечивает формирование стабильного синусоидального сигнала на одной заданной частоте.

Две Т-образные сети работают в противофазе, создавая нулевой выход на частоте провала и необходимые условия для генерации сигнала на требуемой частоте.

Для достижения максимальной точности рекомендуется использовать подстроечный резистор и компоненты с минимальными допусками.

Основным недостатком генератора Twin-T является высокая зависимость частоты генерации и качества выходного сигнала от точности номиналов резисторов и конденсаторов.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик генераторов сигналов в Украине:

купить генератор сигналов в Украине