2.4.Схемы автогенераторов

При синтезе схем одноконтурных АГ первоначально рассмотрим случай, когда среднюю крутизну ГП можно считать вещественной величиной. Это позволяет представить уравнение стационарного состояния в виде (7). Далее допустим, что, как и ранее, добротность КС достаточно велика. Следовательно, остаётся справедливым выражение (10).Поскольку для выполнения условия равновесия Zy должно быть вещественным и положительным из (10) следует, что

а двухполюсники и должны быть одного знака, т.е. либо оба быть катушками индуктивности, либо конденсаторами. Знак реактивного сопротивления двухполюсника x₃ должен быть противоположным, что вытекает непосредственно из уравнения (14). Сказанное позволяет построить две возможные схемы АГ, представленные на рис.10 и предполагающие, что в качестве ГП использован биполярный транзистор.

Рис. 10

Схема рис.10.а носит название ёмкостной трёхточки и в ней ₁< 0; ₂<0; > 0. В схеме рис.10.б ₁>0; ₂>0; ₃<0 и она называется индуктивной трёхточкой.

Рис. 11

Из соотношения (14) также следует, что при принятых допущениях частота генерируемых колебаний равна собственной резонансной частоте КС. Тогда Z_H = R_эк, а коэффициент обратной связи в любой их схем рис.10 с учётом (14) определяется соотношением

Помимо рассмотренных, к простейшим относится и трансформаторная схема, представленная на рис.10.в. В этой схеме противофазность напряжений на входном и выходном электродах ГП обеспечивается соответствующим включением обмоток трансформатора.

При построении принципиальных схем АГ необходимо учитывать, что независимо от того какой электрод заземляется, эквивалентная схема рис.10 сохраняется. На рис.11 представлена принципиальная схема АГ, выполненного по классической схеме ёмкостной трёхточки. В АГ использовано параллельное питание коллекторной цепи. Номиналы блокировочных и разделительных элементов в коллекторной и базовой цепях выбираются из тех же требований, что и в случае ГВВ. В базовой цепи используется автоматическое смещение, особенности осуществления которого были рассмотрены выше. Наличие резистора Rэ позволяет также стабилизировать режим работы транзистора при изменении температуры окружающей среды и напряжения источника питания.

Сравнительный анализ простейших схем АГ показывает, что лучшими характеристиками с точки зрения стабильности частоты обладает ёмкостная трёхточечная схема, что и определяет ее широкое использование при создании автогенераторов.

Как уже отмечалось, воздействие внешних дестабилизирующих факторов, воздействующих на параметры КС и ГП, приводит к изменению одного или нескольких фазовых углов, входящих в уравнение баланса фаз, что сопровождается изменением частоты генерируемых колебаний

При определении изменения частоты колебаний АГ под воздействием различных дестабилизирующих факторов, можно воспользоваться соотношением:

где , и - малые приращения и Q соответственно, вызванные действием дестабилизирующих факторов.

Анализ полученного выражения показывает, что с увеличением Q и уменьшением уменьшается влияние относительного изменения фазового угла средней крутизны и добротности колебательной системы на частоту генерируемых колебаний. Причина отмеченного явления заключается в том, что с ростом Q увеличивается крутизна фазовой характеристики

при и, в соответствии с комментариями к (9),уменьшается приращение , обусловленное изменением фазовых углов.

Рис.12. Фазочастотная характеристика параллельного контура

Аналогичным образом можно пояснить и уменьшение чувствительности к изменению при уменьшении абсолютного значения фазового угла средней крутизны, поскольку при этом стремится к и возрастает. Что же касается отклонения частоты от номинального значения, обусловленного изменением собственной резонансной частоты КС, то оно, как это следует из (15), практически не зависит от значения и Q и с достаточной точностью можно считать, что . Само изменение резонансной частоты обусловлено изменением С_к и L_K и в первом приближении равно

Таким образом, обеспечение высокой стабильности частоты, т. е. незначительного изменения при изменении внешних воздействий требует в первую очередь малой чувствительности к изменению параметров ГП и КС. Поэтому при построении высокостабильных АГ используют генераторные приборы , в которых на частоте генерации еще не проявляются инерционные свойства, и колебательные системы с высокой добротностью и эталонностью. Под эталонностью понимается способность КС поддерживать постоянство собственной резонансной частоты _к при изменении тех или иных внешних условий.