Лекция 10. Автогенераторы
Цель занятия:
1. Принцип получения колебаний радиочастоты.
Условия самовозбуждения.
Трехточечные схемы автогенераторов.
Принцип получения колебаний радиочастоты. В качестве первоисточника электрических колебаний радиочастоты используют колебательный контур из индуктивности L и емкости С. Известно, что если в контур LC ввести извне некоторое количество энергии, то в контуре возникнут свободные затухающие электрические колебания. Чтобы колебания в контуре стали незатухающими, необходимо пополнять потери энергии в контуре от источника питания.
Э лектронное устройство, преобразующее энергию постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний радиочастоты, называется автогенератором..
Рисунок 10.1 – Структурная схема автогенератора
В радиопередающих устройствах автогенераторы «задают» частоту первоначальных колебаний и выполняют роль задающих генераторов.
Основными требованиями, предъявляемыми к автогенераторам радиопередающих устройств, являются обеспечение заданного значения номинала и стабильности частоты генерируемых колебаний.
Обычно выходная мощность транзисторных автогенераторов составляет несколько милливатт – единицы ватт в зависимости от назначения.
Условия самовозбуждения. Для устойчивой работы автогенератора необходимо выполнение двух условий: баланса фаз и баланса амплитуд.
Баланс амплитуд – это условие поступления количества энергии от источника питания в контур, необходимой для восполнения всех потерь в контуре и поддержания колебаний незатухающими.
Баланс фаз – это условие своевременной подачи энергии в контур, то есть сумма фазовых сдвигов колебаний по цепям прямой передачи (усиления) и обратной связи должна быть равна или кратна 360°..
Уравнение устойчивого самовозбуждения. Допустим, что в начале рассматриваемого цикла колебаний на контуре действует переменное напряжение . При этом по цепи обратной связи на сетку подается напряжение, определяемое коэффициентом обратной связи . Под действием этого напряжения в анодной цепи протекает ток
. (10.1)
Эти выражения написаны в комплексной форме для учета сдвига по фазе между анодным током и напряжением на аноде . Появляется сдвиг потому, что в общем случае частота генерируемых колебаний ω может несколько отличаться от собственной частоты контура ω0. В результате появится фазовый сдвиг между анодным током и напряжением на контуре и эквивалентное сопротивление контура будет иметь, кроме активной rЭ, еще и реактивную составляющую
. (10.2)
Для упрощения анализа и расчета автогенератора было введено понятие о средней крутизне
, (11.3)
где S – мгновенное значение крутизны характеристики.
Анодный ток , проходя по контуру, создает на нем напряжение
. (10.4)
В установившемся режиме должно выполняться равенство . Тогда . Обычно значение D очень мало и им можно пренебрегать. Тогда можно записать
. (10.5)
Известно, что комплексные числа равны, если равны порознь их модули и аргументы. Тогда произведение модулей .
Это уравнение получено немецким ученым Баркгаузеном и называется основным уравнением стационарного режима автогенератора.
В транзисторных автогенераторах условия самовозбуждения имеют некоторые особенности. Внешний коэффициент обратной связи определяется отношением амплитуды напряжения возбуждения на внешних зажимах «эмиттер – база» UБ к амплитуде колебательного напряжения на коллекторном контуре UK, т.е.
. (10.6)
Внутренний коэффициент обратной связи определяется отношением амплитуды напряжения возбуждения на внутреннем переходе «эмиттер – база» UЭБ к амплитуде напряжения на контуре, т.е. . Условие баланса амплитуд при этом . Но , где – коэффициент передачи напряжения в цепи «база – эмиттер». Тогда основное уравнение самовозбуждения принимает вид
. (10.7)
Достарыңызбен бөлісу: |
