12.2. Одноконтурные автогенераторы

Автогенератор с индуктивной ОС. Автогенератор (рис. 12.2, а) построен на основе резонансного УРЧ на биполярном транзисторе с общим эмиттером. Обратная связь индуктивная через взаимоиндукцию между катушками контура и обратной связи .

В цепь питания коллектора включен развязывающий фильтр Включение конденсатора в контур позволяет непосредственно заземлить ротор КПЕ.

В цепь базы включено два источника напряжения смещения. Фиксированное прямое напряжение исходного смещения подается со средней точки делителя (с резистора заблокированного ). Благодаря ему ТИР располагается на линейном участке ВАХ с максимальной крутизной (рис. 12.2, б).

Обратное напряжение автосмещения возникает на узле при наличии колебаний за счет выпрямления напряжения на переходе Э-Б. Этот же узел обеспечивает термостабилизацию режима. Целесообразность такой схемы будет обоснована ниже.

Баланс фаз (рис. 12.2, а) выполняется на той частоте, на которой векторы и ( и направлены противоположно друг другу (напряжения сдвинуты по фазе на 180°). Предположим, что частота совпадает с резонансной, а сопротивление не влияет на фазу тока в катушке .

В этих условиях ток отстает по фазе от на , а напряжение − на от тока . Поэтому . В схеме с ОЭ при настроенном контуре и условие БФ выполняется. Следовательно,

Частота АГ определяется параметрами контура и изменяется при помощи КПЕ.

Реально за счет влияния угол между и меньше , а и БФ на частоте не обеспечивается. Это приводит к изменению частоты , расстройке контура и изменению фазы до установления БФ. Однако разница между оказывается настолько малой, что ее в данном случае можно не учитывать.

Баланс амплитуд обеспечен, если . Коэффициент обратной связи или .

Его регулируют, изменяя взаимоиндукцию . Критический коэффициент ОС равен . Для УРЧ при резонансе и

С учетом увеличения за счет расстройки контура и создания запаса устанавливают практически .

Процесс установления автоколебаний (рис. 12.2, б) возникает в ТИР, если выполнены условия БФ и БА. Первоначально колебания очень малой амплитуды возникают за счет шумовых напряжений, в сплошном спектре которых есть составляющая частоты . Для нее усиление в цени ПС больше, чем ослабление в цепи ОС. Поэтому ее амплитуда растет. Возникает нелинейный режим, отсечка. За счет растущего напряжения автобазового смещения точка рабочего режима (ТРР) смещается влево и выходит за пределы ВАХ. В этих условиях уменьшается средняя крутизна, коэффициент усиления ,. и возрастает .

При определенной амплитуде колебаний устанавливается баланс ( ) и рост амплитуды прекращается. Этому режиму соответствует точка пересечения графиков . В установившемся режиме С ( ) обеспечен высокий КПД и малая мощность − легкий тепловой режим, что положительно сказывается на стабильности частоты. Таким образом достигается сочетание достоинств линейного режима, при котором легко возникают колебания в начале процесса, и нелинейного, при котором стабильна амплитуда и мала в конце процесса установления.

Трехточечные автогенераторы. Трехточечные автогенераторы (рис. 12.2, в) отличаются видом обратной связи. В схеме индуктивной трехтонки связь автотрансформаторная. Условие БФ выполняется при подключении общего электрода − эмиттера (катода, истока) к средней точке катушки, относительно которой напряжения на крайних точках и противофазны. Условие БА выполняется, если ему удовлетворяет значение , которое для этой схемы равно

Для увеличения надо точку переместить вверх по катушке. Подключение ПРК в точках к БТ превращает схему в трехточечную.

В схеме емкостной трехточки использован емкостный делитель в цепи ОС. Для этой схемы в отличие от предыдущей

так как . Если задана емкость контура , то для последовательного соединения конденсаторов , а , поэтому .

По основным свойствам одноконтурные схемы равноценны. Их общий недостаток − низкая стабильность частоты.

Понятие о параметрической стабилизации частоты. Под влиянием дестабилизирующих факторов (изменения температуры, давления и влажности воздуха, нестабильности нагрузки и питающих напряжений, паразитных связей, механических воздействий) частота колебаний изменяется. Совокупность мер, направленных на ослабление этих влияний, называют мерами параметрической стабилизации частоты. К ним относятся: термостабилизация режима, компенсация температурных изменений и контура, термостатирование, экранирование и герметизация, стабилизация иитаюши: напряжений, выбор элементов, схем и режимов АГ, минимально подверженных деста билизирующим влияниям, конструктивно-технологические меры. Все это позволяет достичь относительной нестабильности , что на один − два порядка хуже значений, достигнутых в современном бортовом РЭО.

Понятие о частотной модуляции. Поскольку частота PC определяется автогене ратором, в нем производится и модуляция частоты путем изменения одного из парамет ров контура и под воздействием управляющего сигнала. В качестве частотного модулятора широко используется емкостный НЭ − варикап, включенный в контур АГ (рис. 12.2, г). Его начальная емкость определяется положением ТИР на вольт-фарадной характеристике, которое зависит от напряжения смещения , Элементы − разделительные. Высокоомное предотвращает шунтирование контура внутренними сопротивлениями источников напряжений , а конденсатор − короткое замыкание варикапа по постоянному току через катушку .

Под воздействием напряжения управляющего сигнала емкость варикапа изменяется. Это приводит к изменению частоты АГ. Неискаженная ЧМ возможна при использовании короткого, практически линейного, участка характеристики. Поэтому амплитуда изменения емкости должна быть мала по сравнению со средним ее значением. Соответственно малыми оказываются и девиация частоты и индекс ЧМ .

Для его увеличения применяют умножение частоты в промежуточных каскадах РПДУ. В этом случае .

Для повышения стабильности средней частоты ЧМС используют ее автоподстройку к высокостабильной опорной частоте. Система АПЧ должна быть инерционной. Компенсируя медленные нестабильные изменения , она не должна реагировать на быстрые изменения с частотой модуляции .