Обобщенная схема автогенератора

Из предыдущего рассмотрения следует, что схема автогенератора должна содержать активный элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, колебательную систему (в данном случае контур), внешнюю цепь положительной ОС, по которой колебание с выхода колебательной системы подается на вход активного элемента. Такие автогенераторы являются генераторами с внешней ОС; структурная схема построения таких генераторов приведена на рис. 3.

Заметим, что нелинейный активный элемент с колебательной системой образуют нелинейный резонансный усилитель. Поэтому можно представить обобщенную структурную схему автогенератора с разомкнутой цепью обратной связи. Комплексная передаточная функция всей цепи H_p(j U_ос(jU_вх(j = H_у(jH_ос(j.

Рис. 3

Для того чтобы в генераторе происходило самовозбуждение колебаний, необходимо, чтобы модуль комплексного напряжения | U_ос(j)| на выходе схемы был больше модуля комплексного напряжения | U_вх(j)| на входе схемы, откуда

| H_p(j)| | H_p(j)| ^.| H_ос(j)| > 1.

При приближении к стационарному режиму модуль комплексного коэффициента передачи усилителя | H_p(j)| за счет влияния нелинейности начинает уменьшаться до тех пор, пока не наступит динамическое равновесие:

| H_p(j)| | H_p(j)| ^.| H_ос(j)| =1.

Это условие соответствует стационарному режиму и известно под названием баланса амплитуд. Фазовый сдвиг в разомкнутой цепи автогенератора

_p() = _p() + _ос().

Баланс фаз, т. е. совпадение фаз напряжений на входе и выходе схемы, наступает при _p() = 2. Таким образом, сдвиг фаз в цепи обратной связи зависит от сдвига фаз в усилителе и дополняет его до 2. Если на частоте генерируемых колебаний усилитель вносит сдвиг фаз _у =2, то цепь обратной связи должна на этой же частоте вносить сдвиг фаз _ос() = . В схеме автогенератора поворот фазы напряжения u_ос(t) на 180° достигается, как ранее отмечалось, соответствующим включением обмоток катушки индуктивности L_ос.

Лекция 11 Трехточечные схемы генераторов Индуктивная трехточка

Недостатком схем LС-генераторов с трансформаторной обратной связью является наличие двух индуктивно связанных катушек. Поэтому на практике чаще используют схемы LC-генераторов с автотрансформаторной ОС, в которых напряжение ОС снимается с части колебательного контура. Такая схема изображена на рис.4, а. Она известна также под названием схемы индуктивной трехточки. Элементы С, L₁ и L₂ образуют колебательный контур; резистор R_Б является элементом цепи автоматического смещения, через который протекает постоянная составляющая тока базы; конденсатор С_Б предотвращает попадание напряжения питания U_ПИТ на базу и влияет на постоянную времени цепи автосмещения. На рис. 4, б приведена эквивалентная схема индуктивной трехточки по переменному току, т. е. цепи питания и смещения па рисунке не показаны.

Рис. 4

Обычно полагают, что входное сопротивление транзистора настолько велико, что током базы можно пренебречь. В этом случае элементы С, L₁ и L₂ образуют трехэлементный реактивный двухполюсник, в котором сначала происходит резонанс токов, а затем резонанс напряжений в контуре CL₂. Генерация колебаний происходит на частоте резонанса токов

Цепью ОС в этой схеме служит делитель напряжения, образованный емкостью С и индуктивностью L₂.