RC – генератор с мостом Вина-Робинсона.

 

Любой автогенератор представляет собой замкнутую систему, состоящую из усилителя, охваченного цепью положительной обратной связи.

Рис. 1. Блок-схема автогенератора.

Kuo – коэффициент усиления усилителя,

Kum – коэффициент передачи цепи положительной обратной связи.

 

Первоначально рассмотрим качественно процессы, происходящие в автогенераторе. Причиной возникновения автоколебаний являются флюктуации, всегда имеющие место в реальных схемах. Так ток, протекающий через активный элемент, флюктуирует из-за дробового эффекта, флюктуирует токораспределение в активных элементах и появляются слабые колебания напряжений на резисторах из-за хаотического движения свободных носителей зарядов и т. д. Спектр этих колебаний близок по характеру к белому шуму, т.е. содержит компоненты практически любых частот.

Предположим, что на входе усилителя из-за флюктуаций появилось напряжение Uвх`. Соответственно появится напряжение на выходе усилителя, которое равно

Uвых`=Uвх`* Kuo, (1)

где Kuo =Kuo(f)*exp[i*quo(f)] – коэффициент усиления усилителя. Модуль Kuo(f) коэффициента усиления показывает увеличение амплитуды усиливаемого напряжения на частоте f, а quo(f) указывает на сдвиг фазы выходного сигнала относительно фазы входного на частоте f. Часть выходного напряжения усилителя через цепь обратной связи возвращается на вход, и она равна

Uвх``=Uвых``* Kum, (2)

где Kum =Kum(f)*exp[i*qum(f)] – коэффициент передачи цепи обратной связи. Здесь Kum(f) модуль коэффициента передачи цепи обратной связи, показывающий как изменяется амплитуда передаваемого напряжения на частоте f, а quo(f) показывает на фазовый сдвиг выходного напряжения цепи обратной связи относительно входного.

Если какая-то компонента Uвх`` окажется в фазе с первоначальной компонентой Uвх` той же частоты, то она будет нарастать с наибольшей скоростью. Процесс нарастания амплитуды напряжения генерации наблюдается, если коэффициент передачи напряжения по замкнутой цепи генератора больше единицы: К>1. Представляя последний в виде произведения коэффициента усиления усилителя Kuo и коэффициента передачи цепи обратной связи Kum, получим условие возникновения колебаний в автогенераторе:

Kuo * Kum >1. (3)

В стационарном режиме генерации амплитуды напряжений в любой точке автогенератора остаются неизменными во времени. В этом случаи коэффициент передачи напряжения по замкнутой цепи должен быть равен единице, что соответствует

Kuo * Kum =1. (4)

Автоматический переход от условия возникновения генерации (3) к условию режима стационарной генерации (4) возможен, если усилитель или цепь обратной связи являются нелинейными устройствами, т. е. их коэффициент передачи зависит от передаваемого напряжения.

Так как коэффициент усиления и коэффициент передачи являются комплексными величинами, то (3) и (4) можно заменить на два уравнения. Одно из них записывается относительно модулей коэффициентов и называют балансом амплитуд

Kuo*Kum³1, (5),

второе относительно фаз и называют балансом фаз

quo+qum=2*p*n, (6),

где n – любое целое число. Если в автогенераторе баланс фаз (6) выполняется только на одной частоте, то он генерирует напряжение гармонической формы на данной частоте. Из уравнения баланса амплитуд (5) определяются условия возникновения генерации и амплитуда напряжения в стационарном режиме, а из баланса фаз – частота генерации.

В автогенераторах гармонического сигнала используются резонансные усилители с колебательными контурами или узкополосные усилители с частотозависимыми цепями обратной связи. Такие цепи образуются на основе различных типов соединений резисторов и конденсаторов. Одним из примеров такого автогенератора является RC-генератора с мостом Вина-Робинсона, принципиальная схема которого приведена на рис. 2.

 

Рис. 2. Принципиальная схема RC-генератора с мостом Вина-Робинсона.

 

В данном автогенераторе применен широкополосный операционный усилитель DA.1, у которого в линейном режиме выходное напряжение Uвых связано с входным Uвх через коэффициент усиления Kuo операционного усилителя:

Uвых= Kuo *Uвх, (7)

Часть выходного напряжения Uвых возвращается через цепь обратной связи на вход ОУ, и она определяется коэффициентом передачи Kum моста Вина-Робинсона

Uвх= Kum *Uвых. (8)

Амплитуда и фаза возвращаемого напряжения Uвх зависит от частоты, поскольку коэффициент передачи Kum моста является частотозависимой функцией. Выходное (Uвх) и входное (Uвых) напряжения моста Вина-Робинсона находятся в фазе только на квазирезонансной частоте fo, которая равна

(9).

Так как ОУ имеет широкую полосу усиления, то фаза его выходного напряжения Uвых совпадает с фазой входного Uвх. Поэтому в данном генераторе баланс фаз выполняется только на квазирезонансной частоте fo, что и определяет частоту генерации fг=fo.

В автогенераторе можно использовать только неуравновешенные мосты Вина Робинсона, так как у уравновешенных мостов коэффициент передачи на квазирезонансной частоте fo равен нулю и выполнить баланс амплитуд невозможно. Коэффициент передачи неуравновешенного моста Вина-Робинсона на квазирезонансной частоте fo определяется его разбалансом [1]. Так, например, для моста, у которого сопротивление R3 отличается от R3o, при котором мост уравновешен (R3o=2*R4), коэффициент передачи на квазирезонансной частоте Kum(fo) равен

Kum(fo) »(2/9)*e, (10)

где e – относительное отклонение сопротивления R3=R3o*(1+e) (в дальнейшем примем e в качестве оценки разбаланса моста Вина-Робинсона).

Исходя из баланса амплитуд (5), разбаланс моста Вина-Робинсона определяет требования к коэффициенту усиления Kuo ОУ, который с учетом (10) должен быть

Kuo > 1/Kum=9/(2*e). (11)

С уменьшением разбаланса моста (e) требуются ОУ с более высоким коэффициентом усиления. Однако малый разбаланс моста Вина-Робинсона способствует генерации более чистого и стабильного гармонического сигнала. Как известно [1], мосты с малым e имеют фазо-частотную характеристику с большой крутизной в районе квазирезонансной частоты fo, что способствует повышению стабильности частоты генерации. Поясним это на примере.

Рис.3. Фазо-частотная характеристика неуравновешенного моста Вина-Робинсона.

___ - мост с e=0.05, … -мост с e =0.2, Dquo – фазовый сдвиг, получаемый в усилителе.

 

Пусть в силу каких-то дестабилизирующих причин напряжение при усилении в ОУ (допустим, из-за нарушения симметрии напряжений питания) получит фазовый сдвиг Dquo. Тогда согласно баланса фаз выходное напряжение ОУ, проходя через цепь обратной связи, получит дополнительный фазовый сдвиг равной величины, но противоположного знака. Поэтому генерация будет проходить не на квазирезонансной частоте fo, а на несколько иной, для которой выполняется баланс фаз. Непостоянство фазовых возмущений приводит к нестабильности частоты генерации. Отклонение частоты генерации Df от квазирезонансной fo зависит от вида фазо-частотной характеристикой цепи обратной связи (рис.3): чем выше крутизна ФЧХ, тем меньше отличие частоты генерации от fo. Для повышения стабильности частоты генерации в автогенераторах используют узкополосные цепи обратной связи, обладающие высокой крутизной фазовой характеристики в районе квазирезонансной частоты. Поэтому для повышения стабильности частоты генерации лучше использовать в RC-генераторах неуравновешенные мосты Вина-Робинсона с минимально возможным разбалансом. Малый разбаланс моста не является препятствием по выбору ОУ, так как ОУ в интегральном исполнении имеют коэффициенты усиления равные десяткам – сотням тысяч и условие (11) легко выполняется.

В RC-генераторе с мостом Вина-Робинсона выход генерации на стационарный режим происходит за счет изменения режима усиления в ОУ с линейного на нелинейный, при котором коэффициент усиления уменьшается и выполняется условие (4). Уменьшение коэффициента усиления с ростом амплитуды напряжения объясняется эффектами насыщения или из-за ограничения скорости изменения выходного напряжения ОУ.

Баланс амплитуд (4) является основой для определения амплитуды генерируемого напряжения в стационарном режиме. Представим RC-генератор в виде замкнутой системы из неинвертирующего усилительного каскада на ОУ, охваченного цепью положительной обратной связи в виде моста Вина. Принципиальная схема такого автогенератора показана на рис.4.

Рис. 4. Принципиальная схема RС-генератора с мостом Вина на ОУ.

 

Примем, что линейный режим усиления в усилительном каскаде на ОУ ограничен эффектами насыщения. Для такого усилительного каскада передаточная характеристика Uвых=f(Uвх) представляется кусочно-ломанной линией, как показано на рис. 5. Напомним, что передаточная характеристика каскада связывает мгновенные значения входного и выходного напряжения.

 

Рис. 5. Передаточные характеристики неинвертирующего усилительного каскада на ОУ и моста Вина.

___ - передаточная характеристика усилительного каскада,

….. - передаточная характеристика моста Вина.

 

В линейном режиме усиления, при котором напряжение на выходе ОУ меньше по модулю максимально допустимого Uвых.max., коэффициент усиления Kuн неинвертирующего усилительного каскада равен

Kuн=1+R3/R4. (12)

Для входных напряжений по модулю больше напряжения Uвх1=Uвых.max/Kин выходное напряжение остается постоянной величины, равной Uвых.max.

Для моста Вина связь между Uвх и Uвых линейна, т.е. не зависит от передаваемого напряжения. Коэффициент передачи моста Вина на квазирезонансной частоте Kum(fo) определяется параметрами своих элементов [1]. В частном случаи, когда в мосте используются равные резисторы (R1=R2) и конденсаторы (C1=C2), он равен

Kum(fo)=Uвх/Uвых=1/3. (13)

Так как неинвертирующий усилительный каскад и моста Вина являются частью генератора, то напряжения Uвх и Uвых должны одновременно удовлетворять как передаточной характеристики усилителя, так передаточной характеристики моста Вина. Это выполняется только при определенных напряжениях Um.вх и Uвых,max, которые являются координатами общих точек передаточных характеристик (т.А и т.Б на рис. 5). Определенные таким способом напряжения Um.вх и Uвых,max соответствуют амплитудам входного и выходного напряжений. Как следует из рис. 5, для реализации стационарного режима линейный коэффициент усиления неинвертирующего усилительного каскада должен быть больше 3-х. Чтобы иметь общую точку, например т.А, передаточная характеристика усилителя должна располагаться над передаточной характеристикой моста Вина. К сожалению, общие точки (т.А и т.Б) располагаются в области нелинейного усиления усилителя. Начиная с входного напряжения Uвх1, выходное напряжение усилителя остается постоянным из-за эффекта насыщения, а поэтому амплитуда напряжения получает отсечку. Задаваясь гармоническим входным напряжением с амплитудой Um.вх., соответствующей т.А, можно получить формы выходного напряжения при различных коэффициентах усиления Kuн, используя передаточные характеристики усилителя. Несколько таких примеров приведены на рис. 6.

Рис. 6. Формы генерируемого напряжения при различных коэффициентах усиления Kuн неинвертирующего усилительного каскада.

 

Приведенные на рис. 6 примеры показывают, что RC-генератора с мостом Вина-Робинсона не генерирует чисто гармонический сигнал. Его выходное напряжение представляет собой часть синусоиды, у которой с напряжения равного максимальному допустимому напряжению Uвых.max. ОУ начинается отсечка. Такие искажения принято оценивать углом отсечки f=w*t, показывающего половину части периода, когда мгновенное напряжение остается на постоянном уровне. Из рис. 5 и 6 следует, что с ростом линейного коэффициента усиления Kuн возрастает угол отсечки f выходного напряжения и искажения возрастают.

Так как при любом коэффициенте усиления Kuн усилителя выходное напряжение остается периодической функцией, то его можно разложить в ряд Фурье. По составляющим ряда Фурье можно оценить высшие гармоники в генерируемом напряжении и сравнить их с основной. Качество генерируемого гармоническим автогенератором сигнала оценивают коэффициентом гармоник Kn, под которым понимают

(14)

где Um1 – амплитуда первой гармоники генерируемого напряжения, Umk – амплитуда k – гармоники. На рис. 7 представлена зависимость коэффициента гармоник выходного напряжения RC- генератора с мостом Вина-Робинсона от линейного коэффициента усиления усилителя, полученная с помощью программы Mathcad.

Рис. 7. Зависимость коэффициента гармоник Kuн выходного напряжения RC-генератора с мостом Вина-Робинсона от коэффициента усиления Kuн усилительного каскада.

 

Из результатов расчета следует, что в RC-генераторах с мостом Вина-Робинсона на базе линейных элементов, невозможно получить генерируемое напряжение с коэффициентом гармоник менее 1%. Поэтому такие генераторы используются в тех случаях, когда не предъявляются жесткие требования к качеству генерируемого сигнала.

В любом автогенераторе выход на стационарный режим генерации проходит за конечный промежуток времени. Для определения времени установления стационарного режима необходимо обратиться к дифференциальным уравнениям, связывающим мгновенные значения токов и напряжений. Для этого представим автогенератор в виде безинерционного неинвертирующего усилительного каскада, охваченного положительной обратной связью мостом Вина (рис. 7).

Рис. 8. Структурная схема RC – генератора с мостом Вина.

DA.1 – неинвертирующий усилительный каскад с коэффициентом усиления Kuн.

 

Для параллельного соединения R1 и С1 мгновенные значения токов и напряжений определены законом Ома в дифференциальной форме

(15).

Ток I, протекаемый через последовательно соединенные резистор R2 и конденсатор С2, равен

(16).

Падения напряжения U_R2 на резисторе R2 и напряжения U_C2 на конденсаторе С2 определяются протекаемым по ним током I

(17)

Подставляя (16) в (17), получим

(18)

Согласно закона Кирхгофа суммарное падение напряжений на элементах моста Вина равно

(19).

Так как усилительный каскад является безинерционным, то мгновенные значения входного Uвх и выходного Uвых напряжений связаны между собой коэффициентом усиления Kuo усилительного каскада. Учитывая, что Uвх=U_C1, и подставляя (18) в (19), получим

(20).

Продифференцировав уравнение (20) и поделив на С1*R1, приведем его к виду

(21)

Здесь напряжение U записано без индекса, поскольку уравнение справедливо и для Uвых, ибо связь между Uвх и U вых линейна. Уравнение (21) можно записать как уравнение колебательного контура

(22)

где a_э – эквивалентный коэффициент затухания, w_o – квазирезонансная частота моста Вина, которые равны

 

(23)

(24)

 

Решение уравнения (22) имеет вид

(25)

где Uст и j – амплитуда и фаза, зависящие от начальных условий; w_с – частота свободных колебаний

(26)

Уравнение (22) показывает, что RC-генератор эквивалентен колебательному контуру, коэффициент затухания которого уменьшается на величину пропорциональную коэффициенту усиления Kuн усилительного каскада. Полученный результат означает, что переменное напряжение на входе усилительного каскада, обязанное наличию положительной обратной связи, создает ток I, доставляющий в мост Вина энергию, компенсирующую потери в нем. Необходимая же энергия переменного тока I получается благодаря тому, что переменное напряжение Uвх управляет расходом энергии источника питания усилительного каскада.

Если усилительный каскад имеет небольшой коэффициент усиления (a_э>0), то вносимая энергия лишь частично компенсирует потери в квазиколебательной системе и колебания затухают. При коэффициенте усиления выше некоторой пороговой величины эквивалентный коэффициент затухания a_э оказывается отрицательным (вносимая энергия больше расходуемой) и колебания нарастают. Зависимость характера колебаний от a_э показана на рис. 9.

а) б)

Рис. 9. Формы переходных процессов в автогенераторе

a_э – эффективный коэффициент затухания больше нуля,

a_э – эффективный коэффициент затухания меньше нуля.

 

Для самовозбуждения RС-генератора с мостом Вина согласно (23) неинвертирующий усилительный каскад должен иметь коэффициент усиления

(27)

В частном случаи, когда в мосте Вина R1=R2 и С1=С2, коэффициент усиления каскада должен быть Kuн>3.

Для определения времени установления стационарных колебаний необходимо решить уравнение (22) с учетом зависимости коэффициента усиления Kuн от величины усиливаемого напряжения. При этом уравнение (22) становится нелинейным и его решение для каждого автогенератора отыскивается индивидуально. В RC-генератора на ОУ смена режима усиления с линейного на нелинейный происходит достаточно резко, начиная с амплитуды выходного напряжения Um.вых=Uвых.max (рис.5). Поэтому приближенно можно принять, что переходной процесс проходит в линейном режиме усиления и воспользоваться решением вида (25). Примем за время установления стационарных колебаний t_уст время, в течение которого амплитуда выходного напряжения нарастает от стартовой Uст до Uвых.max. Тогда из (25) находим

 

(28)

Оценим время установления t_уст стационарных колебаний в RC-генераторе с мостом Вина, у которого R=R1=R2 и C=С1=С2 и используется ОУ широкого применения. Проделав некоторые преобразования, для такого автогенератора получим

(29)

где Т=2pt=2pRC – период генерируемых колебаний. При напряжении питания ОУ Еп=±15 В. максимальную амплитуду выходного напряжения ориентировочно равна Uвых.max»10 В. Для ОУ широкого применения напряжение шума в полосе частот 1 – 10 Гц, приведенное к входу, составляет Uст= 1 – 10 мкВ [2]. Если в генераторе усилительный каскад имеет коэффициент усиления Kuн=3.1, то согласно (29) стационарные колебания в генераторе установятся за время t_уст =(40 – 50)*T. С увеличением коэффициента усиления Kuн усилительного каскада будет уменьшаться времени переходного процесса t_уст по установлению стационарного режима генерации.

Как указывалось выше, искажения генерируемого напряжения в RC-генераторе возникают из-за возникновения нелинейного режима усиления. Если сохранить линейный режим усиления и для стационарных колебаний, то коэффициент нелинейных искажений существенно уменьшится. Существует несколько приемов решения данной проблемы. Все они основаны на том, что в генераторе используется усилитель с нелинейной цепью обратной связи. Один из таких приемов показан на рис. 10.

Рис. 10. RC- генератор с мостом Вина на основе нелинейного усилительного каскада.

 

В данном примере коэффициент усиления Kuн неинвертирующего усилительного каскада зависит от состояния управляемого ключа S1. Если модуль напряжение управления êUупрê меньше пороговой величины êUporê, то ключ находится в разомкнутом состоянии. При этом коэффициент усиления K1 усилительного каскада равен

(30)

Когда модуль управляющее напряжение êUупрê превышает пороговую величину êUporê, то ключ S1 замыкается и коэффициент усиления усилительного каскада уменьшается до величины

(31)

Напряжение управления Uупр ключа выбирают пропорциональным выходному напряжению Uвых усилительного каскада. У такого усилительного каскада передаточная характеристика представляется кусочно-ломанной линией с двумя точками перегиба как в области положительных, так и отрицательных напряжений. Смену коэффициента усиления каскада с К1 на К2 приводит к тому, что генерация амплитуды Um стационарного напряжения проходит в линейном режиме усиления (Um<Uвых.max). Типичный вид переходной характеристики такого усилительного каскада показан на рис. 11.

Рис. 11. Переходная характеристика усилительного каскада с управляемым ключом в цепи отрицательной обратной связи.

Сплошная линия – для усилительного каскада, штрих пунктирная – для моста Вина.

 

При выбранных напряжениях Upor управления ключом S1 и генерируемой амплитуде Um для устранения нелинейного усиления, как следует из геометрии рис. 11, усилительный каскад должен иметь для «больших» входных напряжений коэффициент усиления К2, равный

(32)

Соотношение (32) получено для автогенератора с мостом Вина, у которого равные резисторы и конденсаторы. В противном случаи множитель 3 надо заменить на величину обратную коэффициенту передачи на квазирезонансной частоте. Хотя усиление напряжений с амплитудой Um.вх=Uint2 проходит нелинейно, но искажения выходного напряжения меньше, чем в усилителе с линейной цепью обратной связи. Формы выходного напряжения в зависимости от коэффициента усиления малого сигнала К1 при постоянной амплитуде генерируемого напряжения Um показаны на рис. 12.

 

Рис. 12. Формы выходного напряжения RC-генератора с нелинейной цепью обратной связи.

___ - коэффициент усиления для малого сигнала К1=3.51, для большого К2=2.61,

….. - коэффициент усиления для малого сигнала К1=5.01, для большого К2=2.14,

---- - коэффициент усиления для малого сигнала К1=7.01, для большого К2=1.90.

 

В таком генераторе выходное напряжение представляет собой искаженную синусоиду, у которой на периоде Т меняется масштабный множитель с К1 на К2. Отличие от гармонического сигнала возрастает с увеличением разницы между коэффициентами усиления К1 и К2. С ростом коэффициента усиления для малого сигнала К1 для сохранении амплитуды Um выходного напряжения необходимо уменьшать коэффициент усиления для большого сигнала К2, что приводит к возрастанию искажений. Аналогичная тенденция наблюдается при повышении порогого напряжения Upor, определяющего состояние ключа S1. Из (32) следует, что чем меньше выбирается напряжение Upor, тем меньше отличаются коэффициенты усиления К1 и К2, а это способствует генерации более чистого гармонического напряжения

Так как генерируемое напряжение является периодической функцией, то его можно разложить в ряд Фурье и по составляющим ряда оценить коэффициент гармоник Kn. Результаты данных расчетов, проведенные с помощью Mathcad, представлены на рис. 13.

 

 

Рис. 13. Зависимость коэффициента гармоник Kn выходного напряжения RC-генератора с нелинейной обратной связью от коэффициента усиления для малого сигнала К1.

_____ - Upor=0.8 B., …. – Upor=2 B., - - - -Upor=4 B., -.-.-. –Upor=6 B.

Амплитуда напряжения генерации Um=10 B.

 

Результаты расчетов показывают, что использование нелинейной обратной связи с дискретным управлением позволяет уменьшить в автогенераторе коэффициент гармоник до несколько единиц процентов. Для этого необходимо применять в генераторах управляемые ключи с малым управляющим напряжением (Upor), а в усилителе устанавливать коэффициент усиления К1, обеспечивающий небольшое превышение над порогом генерации.

Рассмотренный принцип работы автогенератора с дискретной нелинейной обратной связи можно реализовать с помощью полупроводниковых диодов, исполняющих роль управляемого ключа. В диодах используется зависимость их сопротивления по переменному току от напряжения на диоде или протекаемого тока. Например, сопротивление по переменному току r стабилитрона при обратных напряжениях меньше напряжения стабилизации Ucт имеет большую величину (ключ S1 разомкнут), при напряжениях более Uст сопротивление r мало (ключ замкнут). Поскольку стабилитроны выполняются в основном из кремневого полупроводника, то падение напряжения в прямом направлении, как правило, не превышает 0.7 – 0.8 В. Поэтому использование двухстороннего стабилитрона или последовательное встречное включение двух стабилитронов могут выполнить функцию управляемого ключа. Такое решение использовано в RC-генераторе, принципиальная схема которого приведена на рис. 14.

 

Рис. 14. Принципиальная схема RC-генератора с мостом Вина и нелинейной отрицательной обратной связью.

 

В данном автогенераторе при малых значениях мгновенного выходного напряжения один из последовательно включенных стабилитронов оказывается в запертом состоянии (ключ S1 разомкнут). Для таких напряжений неинвертирующий усилительный каскад имеет коэффициент усиления

(33)

Величина К1 выбирается из условия возбуждения автоколебаний в генераторе; например, при использовании моста Вина с R1=R2 и C1=C2 коэффициент усиления К1 должен быть больше 3-х. При достижении мгновенного выходного напряжения ОУ величины Upor, при котором падение напряжения на резисторе R3 равно сумме напряжения стабилизации Uст и прямого падения напряжения на диоде Uпр, обратно смещенный стабилитрон пробивается (ключ S1 замкнут). Связь между напряжениями Upor и Uст+Uпр легко записать, так как резисторы R3 и R4 образуют делитель выходного напряжения

(34)

 

Исходя из допустимого коэффициента нелинейных искажений Кн, в таких автогенераторах выбирают напряжение Upor, при котором происходит смена режима усиления. Для его реализации по (34) определяют необходимое напряжение стабилизации Uст стабилитрона.

При мгновенных выходных напряжений выше Upor один из стабилитронов переходит в режим пробоя, суммарное сопротивление стабилитронов резко падает, поэтому резисторы R3 и R5 оказываются включены параллельно. Для таких напряжений коэффициент усиления каскада уменьшается до величины

(35)

Величины коэффициентов усиления К1 и К2 между собой связаны соотношением (32). Поэтому для получения необходимого коэффициента усиления К2 из (35) определяется величина сопротивления R5. Проделав несложные преобразования, получим

(36)

Зная сопротивления R5, приближенно можно оценить минимальный ток Iст.min, проходящий через стабилитроны при наступлении пробоя

Iст.min » Upor/(R4+R5) (37)

Определенные напряжение стабилизации Uст по (34) и минимальный ток стабилизации Iст.min по (37) являются основанием выбора типа стабилитронов, необходимые для работы автогенератора.

Как указывалось выше, для получения малых коэффициентов гармоник в автогенераторе необходимо проводить изменения коэффициентов усиления при малых мгновенных выходных напряжений. Но стабилитроны имеют минимальное напряжение стабилизации в пределах 3 – 4 В., а поэтому с их помощью согласно (34) удается получить минимальные управляющие напряжения на уровне 4 – 5 В. Для получения более низкого напряжения Upor можно использовать вместо стабилитронов параллельное встречное включение полупроводниковых диодов. Известно, что при прямом включении падение напряжения на кремневых диодах и диодов Шотки меняется в небольших пределах при изменении тока от минимальной Iпр.min до допустимой максимальной Iпр.max величины. (ориентировочно можно принять Iпр.min=(0.01 – 0.1) Iпр.max). Поэтому параллельное встречное соединение двух таких диодов выполняют функцию двухстороннего стабилитрона с низким напряжение (0.5 – 0.7 В.) стабилизации.

В заключении отметим, что с увеличением напряжения пробой в стабилитроне на начальном участке проходит плавно. Поэтому смена коэффициента усиления с К1 на К2 и обратно будет происходить не скачкообразно, а это способствует уменьшению коэффициента гармоник генерируемого напряжению. Основным достоинством таких схем RC-генераторов является простота реализации, но, к сожалению, получить от них гармоническое напряжение с коэффициентом гармоник Kn менее 1% крайне затруднительно.