9) Генерация сигналов: положительная обратная связь, условия баланса фаз и амплитуд.

Принцип действия автогенератора на основе усилительного эл-та связан с обеспечением его реж работы такого же, как и в усилителе мощности. При этом на вх усилителя подают колеб-я не от внешнего ис­т-ка, а из собственной колеб системы (контура или резонатора) ч/з цепь внешней ПОС. Введение ОС, с одной стороны, позволяет в ряде случаев сущ-но улучшить хар-ки цепей, с другой, при опре­дх условиях эти цепи становятся неустойчивыми и в них возникают авто­колеб-я. На этом принципе построены автоколеб-ные сис-мы, прежде всего автогенераторы гарм колебаний.Независимо от назн, принципа действия и схемотехнического выполнения автогенератор любых перечисленных колебаний (кроме параметриче­ских схем и схем на генераторных диодах) состт из нелинейного усилителя, резонатора, цепи ПОС (ОС, точнее НОС) и ист энергии (ист питания пост тока).Обобщенная структ сх автогенератора приведена на рис. 6.1. В этой сх с пом цепи ПОС часть мощности вых сигнала из колеба-тельной сис-мы (колебательного контура) пост-т на вход усилителя и после усиления в нем вновь возвращается в контур. При этом необх выполнение 2 основных условий. Во-первых, количество доп энергии, по­ступающей в контур, д б = кол-ву энергии, теряемой в нем за счет его активного сопр-я потерь эл-тов. Во-вторых, до­п колебания, поступающие по цепи ПОС на вход усилителя, долж­ны совпадать по фазе с основными колебаниями. При анализе и расчете автогене­раторов электрических колебаний необх обязательно решить 2 основные задачи:выяснить, при каких усл-х устр-во с обратной связью становится неустойчивым, т. е. самовозбуждастся;опр-ть амплитуду и f автоколебаний генератора в стац-ном режиме. K =Koc=1 (6.5)

(6.6) ,где Kос — коэф-т усиления усилителя с ОС; n = 0, 1. 2, 3,... Соотнош (6.5) опр-т усл баланса амплитуд в автогенераторе. Из него следует, что в стац-ном реж на генерируемой f коэф-т усиления усилителя с ОС Kос =1

(6.6) хар-зует условие баланса фаз. Оно пок-т, что в стац-ном реж суммарные фазовые сдвиги сигнала на f генера­ции. создаваемые усилителем и цепью ПОС, д б равны (или кратны) 2 . Следует отмtтить, что только условие баланса фаз позволяет опр-ть частоту генерируемых колебаний.

В схемах генераторов, работающих в стац режиме, условия (6.5) и (6.6) вып-ся на одной частоте _р, кот явл-ся резонансной для узко­полосной колеб системы. При раб генератора негарм-х ко­лебаний условия (6.5) и (6.6) должны вып-ся для полосы частот.

12) Стабилизация частоты генераторов с помощью кварцевых резонаторов и системы автоподстройки частоты. Синтезаторы частоты.

Дан способ основан на применении в эл схемах вместо LС-контуров или их эл-тов кварц резона­тора, что позволяет снизить нестаб-сть f колебаний автоген-ра до 10 Кварц резонатор представляет собой помещенную в кварцедержатель тонкую прямоугольную пластинку минерала кварца, грани кот опред образом ориентированы по отнош к осям кристал­ла. Известно, что кварц обладает прямым и обратным пьезоэлектрическим эф­фектом. Прямой пьезоэффект возникает при механи­ческом сжатии или растяжении кварц пластинки и сопровождается появле­нием на ее противоположных гранях электрических зарядов.При воздействии на кварц пластинку перемен эл поля в ней возникают упругие механич колебания (обратный пьезоэффект), при­водящие, в свою очередь, к появлению эл зарядов на ее гранях. Кварц можно рассм-ть как эл/механическую колеб сис-му и срав­нивают ее св-ва с обычным колеб LС-контуром (рис. 6.10). Доброт­ность кварц резонатора достигает сотен тысяч, тогда как у колеб контура она не превышает 300...400. Механич прочность и слабая зав-ть частот св-в от t обусловливают достаточно высок эталонность f кварц резонаторов.

При расчетах кварц резонатор представляют экв схемой (рис. 6.10, а), в кот эл-ты L, С и R хар-т соотв-но индуктивность, емкость и омические потери кварца. Емкость С_кв отражает нали­чие кварцедержателя.Зав-ть реактивного сопр-я кварц ре­зонатора от f x(f) показана на рис. 6.10, б. Она имеет два резонанса: по­следовательный на f _K2| и параллельный на f_K2

Ф азовая автоподстройка частоты – это особая сис-ма, выполняющая авторегулирование f кварц ген-ра т о, чтобы она = f опорного сигнала. Регулируется f с пом ООС. Сначала происходит сравнение опорного сигнала с вых сигналом на ФД, затем это сравнение передаётся для настройки ген-ра.

Вых и опорный сиг-лы сравниваются, а затем передаётся сообщ об ошибке, кот соотв-т разнице м/у фазами. Далее это сообщение (сигнал) передаётся на ФНЧ, чтобы затем быть исп-ным как привод для ГУН (генератора, управляемого U), кот предоставляет ООС. В сл отклонения вых f от опорной, сигнал об ошибке усиливается, чтобы ГУН ошибку.

При достижении равновесия вых сигнал в ударопрочных кварц ген-рах удерживается на f опорного.

С интезатор частоты. В современных р/прд требование высокой стабильности несущей f и ее быст­рой перестройки трудно совместимы.Поэтому при разработке СЧ переходят к дискретному перекрытию частотною диапазона, при кот допускается генерирование сигналов на люб из множества f, следующих друг за другом с фиксиро­ванным инт-лом, называемым шагом дискретной сетки.

Кварцевые СЧ — многочастотные ген-ры гарм колеб-й с дискретной перестройкой f. Они обесп-т синусоидальную форму колеб-й, высокую спектральную «чистоту», большую точность установки и возможность программной перестройки f. Они позволяют получать U фикс-ных f с дискретно­стью до сотых долей Гц. По точности установки и стабильности частоты син­тезаторы превосходят ген-ры с плавной перестройкой f.

Обобщенная структурная схема синтезатора частот (рис. 9.7).