Nízkofrekvenční generátory

Nízkofrekvenční generátory jsou zdroje periodického (střídavého) signálu, které generují průběh signálu pouze v nízkých frekvencích, tedy pro elektronické obvody, které pracují v základním frekvenčním pásmu. Nízkofrekvenční stejně jako vysokofrekvenční generátory nepoužívají žádný elektromechanický princip pro vytváření střídavého napětí, ale pouze vhodné zapojení elektrických obvodů. Tyto generátory jsou elektronickými měniči stejnosměrného napětí napájecího zdroje na napětí proměnné a neobsahují žádný vstup pro budící signál.

Podle tvaru generovaných kmitů střídavého signálu lze nízkofrekvenční i vysokofrekvenční generátory zařadit mezi generátory harmonických kmitů, které se také označují jako oscilátory. Připojením stejnosměrného zdroje se oscilační obvod rozkmitá netlumenými kmity, které nemění amplitudu kmitů díky doplňování energie ze stejnosměrného zdroje. Funkce regulace energie generátoru je tvořena zesilovačem a nelineární zpětnou vazbou. Princip rozkmitání generátoru kladnou zpětnou vazbou je obdobný s akustickou vazbou mikrofonu přiloženého k reproduktoru zesilovače.

Nízkofrekvenční generátory jsou oproti vysokofrekvenčním generátorům méně náročné na parametry použitých elektronických součástek a jsou tedy méně nákladné v poměru se stejně kvalitními vysokofrekvenčními generátory.

RC oscilátory mohou být základním prvkem nízkofrekvenčního generátoru, kde oscilace vznikají díky kladné zpětné vazbě zavedené z výstupu zesilovače na jeho vstup. Pro rovnoměrnou oscilaci je nutné, aby fázový posuv signálu mezi zesilovačem a obvodem zpětné vazby byl nulový a zesílení zesilovače a obvodu zpětné vazby se blížilo jedné. Celkové zesílení obvodu zesilovače a zpětné vazby musí být rovno jedné. Zpětná vazba RC oscilátoru je složena z kombinace elektronických součástek rezistorů R a kapacit C. Například zapojení RC oscilátoru s použitím operačního zesilovače umístěného v kladné zpětné vazbě.

Schéma elektronického zapojení LC oscilátoru

Jako zesilovač RC oscilátoru může být také použit např. tranzistor v zapojení se společným emitorem. Rezonanční frekvence oscilátoru je úměrná převrácené hodnotě součinu R a C:

Nevýhodou RC oscilátorů je malá stabilita a obtížné přelaďování rezonanční frekvence. RC oscilátory jsou vhodné pro nízké frekvence do 10MHz.

Krystalové oscilátory obdobně jako RC oscilátory se používají jako základní prvek nízkofrekvenčních generátorů. Krystalové oscilátory jsou schopny generovat kmity až do jednotek MHz. Ve srovnání s LC oscilátory dosahují mnohem stabilnější kmitočet a mají vysokou hodnotu činitele jakosti. V principu krystalový oscilátor obsahuje krystal, který je vybuzen elektrickým polem k mechanickým vibracím. Krystal obsahuje elektrody, na kterých je možné naměřit harmonický signál s danou rezonanční frekvencí. Teplotní součinitel rezonančního kmitočtu je malý. Krystal lze nahradit ekvivalentním elektrickým obvodem tvořeným elektrickými součástkami R, L a C.

Náhradní schéma krystalu a jeho grafické označení

Parametry elektrických součástek L a C jsou určeny mechanickými vlastnostmi krystalu, R je roven ztrátám, Co je kapacita elektrod a přívodních vodičů.

Další pojmy a informace z oblasti elektronických měřicích přístrojů naleznete zde ...