Условия самовозбуждения, стационарности и устойчивости автоколебаний.

1. Назначение и область применения автогенераторов в передатчиках

Автогенератором (АГ) называется устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию электрических колебаний без внешнего воздействия.

Такая автономная колебательная система (КС) может быть образована на основе ГВВ с резонансной нагрузкой, охваченного положительной обратной связью (ПОС). Цепь ПОС обеспечивает передачу переменного напряжения с выхода активного элемента (АЭ) на его вход таким образом, чтобы поддержать незатухающие колебания в КС.

Функциональная схема АГ с обобщенным АЭ

В качестве АЭ используется биполярный транзистор, колебательной системой является параллельный колебательный контур.

Для возникновения автоколебаний напряжение uвх на входе транзистора должно быть в фазе с первой гармоникой Iк1 коллекторного тока и напряжением uн на нагрузке (контуре), (в противофазе с переменным напряжением на коллекторе). Это достигается определенным включением индуктивности Lсв , обеспечивающим ПОС. Точками на схеме обозначены начала катушек индуктивности Lсв и L².

АГ применяются в качестве задающих генераторов, входящих в состав возбудителей передатчиков, гетеродинов приемников, в измерительной и другой аппаратуре. Кроме того, АГ могут являться мощными генераторами радиочастотных колебаний в однокаскадных передатчиках.

К АГ, используемым в передатчиках, предъявляются следующие требования:

1. Высокая стабильность частоты автоколебаний.

Для стабилизации частоты стараются защитить АГ от внешних воздействий: изменений напряжений источников питания, температуры окружающей среды, вибраций, электромагнитных излучений и т.д.

2. Малый уровень побочных колебаний и постоянство амплитуды выходного сигнала.

3. Заданный уровень выходной мощности (для однокаскадных передатчиков).

2. Условия самовозбуждения, стационарности и устойчивости автоколебаний

Как видно на показано на схеме, часть напряжения с выхода АЭ через цепь ПОС подается на его вход. При разорванной цепи ПОС коэффициент усиления ГВВ по напряжению

Последнее соотношение распадается на два

Sср Zэ Kос = 1 , (7)

js + jz + jос = 2pn , (8)

где n = 0,1,2,... .

Для простых АГ n = 0; если в цепи ПОС сигнал запаздывает на один или несколько периодов n = 1, 2, … .

Соотношение (7) определяет амплитуду напряжения АГ в стационарном режиме и называется условием баланса амплитуд. Амплитуда установившихся колебаний будет устойчивой, если при кратковременных случайных воздействиях на АГ возрастание амплитуды колебаний приведет к уменьшению средней крутизны лампы, т.е.

Неравенство (9) называется условием устойчивости амплитуды колебаний АГ.

Фазовые углы, входящие в соотношение (8), называемое условием баланса фаз, являются функциями частоты. Поэтому (8) определяет частоту установившихся колебаний АГ. Если в результате каких-то изменений в схеме алгебраическая сумма углов, входящих в (8), станет больше нуля, это будет означать, что каждое следующее колебание будет достигать максимума раньше, чем в стационарном режиме. Следовательно, произойдет увеличение частоты. Поскольку нарушение баланса фаз, при котором åj = js+jz+jос > 0 приводит к увеличению частоты, условием возвращения к прежнему значению, т.е. устойчивости частоты, будет

12.Типовые схемы автогенераторов. Принципы функционирования, методы расчета

3. Типовые схемы автогенераторов. Принципы функционирования, методы расчета

Подавляющее большинство ламповых и транзисторных АГ могут быть представлены обобщенной схемой, в которой АЭ подсоединяется к трем точкам колебательной системы.

Такие схемы называют трехточечными. В связи с малостью потерь в элементах колебательной системы, обычно полагают

Z1 » jx1; Z2 » jx2; Z3 » jx3.

Автоколебания происходят на частоте, близкой к собственной резонансной частоте колебательной системы, на которой

x1 + x2 + x3 = 0 . (12)

Для возникновения автоколебаний необходимо, чтобы напряжение на управляющем электроде и напряжение на контуре находились в фазе, т.е. коэффициент обратной связи должен быть положительным

. (13)

Из условий (12) и (13) следует, что для осуществления генерации автоколебаний необходимо обеспечить следующие сочетания реактивных

Такие схемы называют трехточечными. В связи с малостью потерь в элементах колебательной системы, обычно полагают

Z1 » jx1; Z2 » jx2; Z3 » jx3.

Автоколебания происходят на частоте, близкой к собственной резонансной частоте колебательной системы, на которой

x1 + x2 + x3 = 0 . (12)

Для возникновения автоколебаний необходимо, чтобы напряжение на

АГ по схеме a носит название индуктивного трехточечного генератора, или генератора с индуктивной обратной связью, поскольку напряжение обратной связи снимается с индуктивного элемента. АГ по схеме б называется емкостным трехточечным генератором, или генератором с ёмкостной обратной связью.

Вместе с генератором с трансформаторной обратной связью они образуют группу одноконтурных АГ.