Материал: Физические основы и схемотехника электронных устройств автоматики. Гиоргадзе А.L., Кириллов Ю.В

Так как резонансная система настроена на первую гармони-

ку, то

Первое условие — называется балансом амплитуд. Второе условие — называется условием баланса фаз. Оно позволяет определить частоту генерируемых колебаний. В комплексной форме эти условия можно записать:

вившийся) режим работы автогенератора, амплитуду и частоту ге-

6

нерируемых колебаний. Условием возникновения и нарастания амплитуды колебаний является выполнение неравенства

Так как в момент возникновения колебаний их амплитуда мала, К и Кос представляют постоянные дифференциальные

параметры, соответствующие линейной схеме замещения активной цепи.

В интервале времени, когда колебания нарастают, переход-

ный режим, К и Кос представляют средние по первой гармо-

нике коэффициент усиления и коэффициент обратной связи, они

зависят от напряжения на входе. Коэффициент K по модулю уменьшается с ростом амплитуды сигнала на входе активного четырехполюсника.

2.17.2. Генераторы гармонических колебаний

Широкое применение получили транзисторные автогенераторы гармонических колебаний, в которых колебательная система выполнена в виде LC контуров, фазосдвигающих RC, RL — цепей. Применяются два варианта схем автогенераторов с трансформаторной обратной связью, отличающиеся подключением колебательного LC контура: в первом варианте схемы — контур подключен в цепь коллектора биполярного транзистора (либо в цепь стока полевого транзистора, или в цепь анода), второй вариант — контур включен в цепь базы (затвора, сетки), — условия самовозбуждения автоколебаний такие же, как и в первом варианте.

Самовозбуждение автогенератора с трансформаторной связью в схеме с полевым транзистором (рис. 2.121) можно проанализировать на основе предположения, что электронный прибор можно заменить управляемым источником тока выходной схемы, ток которого линейно зависит от управляющего напряжения:

i i0 SдифU , Sдиф - крутизна вольтамперной характери-

стики транзистора в рабочей точке. Такое предположение вполне обосновано, так как в момент возбуждения колебания малы и ак-

7

тивный элемент обладает линейной зависимостью тока от напряжения.

Рис 1.121

Если в схеме возбуждаются малые колебания, а U – напряжение на конденсаторе, то при определенном значении коэффициента взаимоиндукции

становится неустойчивой; любое возмущение колебательного контура приводит к появлению такого сигнала положительной обратной связи, который, складываясь с первоначальным возмущением, увеличивает этот сигнал. Анализ стационарного режима необходимо проводить с установления режима работы автогенератора. Известно, что усилительный элемент может работать в недонапряженном, критическом или перенапряжѐнном режиме (рис. 2.122, рис 2.123). На рис. 2.122 приведены статические характеристики

iвых(Uвых) при постоянных Uвх для лампы (а), биполярного (б) и полевого (в) транзисторов.

8

Внедонапряжѐнном режиме КПД генератора мало, поэтому обычно автогенераторы работают в критическом, слегка перенапряжѐнном режиме.

Внедонапряжѐнном режиме работы усилительного элемента для расчѐта параметров генерируемого колебания можно пользоваться статическими характеристиками: статической зависимостью от амплитуды входного напряжения среднего значения крутизны по

первой гармонике S1СТ (U вх ) и колебательной характеристикой

I1СТ (Uвх ) .

В перенапряженном режиме для определения стационарных амплитуд необходимы динамические характеристики S1дин (U вх ) ;

S1дин (U вх ) .

Рис. 2.123

Стационарные амплитуды получаются пересечением зависимостей крутизны колебательной характеристики с линиями обратной связи (рис. 2.124).

Уравнения S1Ry=1, Xy=0 описывают стационарные режимы работы одноконтурных схем автогенераторов. Из уравнения

При этом Ry вычисляем на частоте к. Вид функции S1(Uвх) зависит от положения рабочей точки на статической характеристике активного элемента iвых(Uвх), которое задается смещением Ес и от характера режима. Существуют два вида зависимости средней кру-

10