Умови самозбудження автогенераtорів

Як відзначалось в п. 4.4, при охваті підсилювача позитивним зво­ротним зв'язком останній самозбуджується, оскільки коефіцієнт під­силення на певних частотах досягає нескінченно великого значення. Та­ка схема працює в автоколивальному режимі і є автогенератором. При цьому основною ознакою авто генератора є частота генерування коли­вань, тобто частота перетворення постійної напруги джерела живлення схеми в коливання змінної напруги. Таким чином, автогенератор гармо­нічних коливань являє собою підсилювальну ланку з коефіцієнтом підсилення ,охоплену позитивним зворотним зв'язком з коефіцієн­том передачі за напругою β_U (рис. 7.1).

Для напруги, що знімається з виходу кола зворотного зв'язку, може­мо записати:

(7.1)

В свою чергу, напруга на виході генератора

.

(7.2)

або з урахуванням (7.1)

(7.3)

Отже, сталі коливання існуватимуть у схемі за умови, що

(7.4)

При амплітуда коливань безперервно зростає.

Умову (7.4) можемо записати так:

(7.5)

Через те, що – величина ком­плексна, то процес самозбудження автогенератора, який описується рівнянням (7.5), можемо подати у вигляді двох умов:

(7.6)

(7.7)

Рівняння (7.6) показує, що для існування автоколивань, послаблення сиг­налу, яке вноситься колом зворотного зв'язку, повинно компенсуватися підсилювачем. Ця умова відображає процес балансу амплітуд.

Рис. 7.1

Рівняння (7.7) відображає процес балансу фаз, при якому зсув фаз у замкнутому колі автоколивальної системи повинен дорівнювати 2 πп, де п = 0, 1,2,3,...

Для генерації коливань синусоїдальної форми система автогенератора по­винна мати частотно–вибірковий чотириполюсник, який створює умови бала­нсу фаз та амплітуд на тій самій частоті.

Розвиток та установлення коливального процесу в автогенераторі (за умови виконання балансу фаз) можна пояснити за допомогою графічних побудов (рис. 7.2). Тут зображені амплітудна характеристика власне підсилюючого кола та пряма зворотного зв'язку що характеризує ослаблюючий вплив ланки зворотного зв'язку.

Якщо на вхід підсилюючого кола з будь–яких причин діє сигнал з амплі­тудою напруги U _вх1то після підсилення в К _{п U} раз на виході підсилювача

з'явиться сигнал з амплітудою U _вих1. Ця напруга, ослаблена в β_U раз, ство­рить на вході підсилювача напругу U _вх2,яка дасть на виході нову напру­гу. Описаний процес повторюється доти, поки амплітуда вихідного сигналу не досягне сталого значення U _ст(точка А, рис. 7.2, а),при якому виконується умова (7.6). З цього ж рисунка видно також, що через нелінійність амплітудної ха­рактеристики, обумовленої нелінійністю характеристик транзистора, коефіцієнт підсилення підсилювального кола з ростом рівня вихідного сигна­лу зменшується. Отже, для процесу розвитку автоколивань умова (7.6) запишеться у вигляді , а умова балансу амплітуд в загальному вигляді

(7.8)

У виразі (7.8) знак нерівності відображає процес розвитку автоколивань, а знак рівності – сталий процес. Таким чином, амплітуда сталих авто­коливань обмежується нелінійністю характеристик транзистора.

Рис. 7.2

З рис, 7.2, а випливає також, що після подання до схеми генератора напруги живлення автоколивання розвиваються при дії на вхід підсилю­вального кола нескінченно малих імпульсів, що їх завжди створюють шуми. Такий режим роботи авто генератора називають м'яким режимом самозбудження.

При виборі положення робочої точки на нелінійній ділянці статичної характеристики транзистора амплітудна характеристика має вигляд, показаний па рис. 7.2, б. В цьому випадку коливання з'являються, коли на вході підсилювального кола діє поштовх напруги не меншої ніж U _вх. Такий режим виникнення гармонічних коливань називають жорстким режимом самозбудження.

ачх

ачх 2т Амплітудно–частотна характеристика 2Т–мосту показана на рис. 5.17, б (кри­ва 1). Оскільки ОП на інвертуючому вході зсуває фазу вхідного сигналу на 180 ел. град., а фазовий зсув, що вносить 2T–міст на квазірезонансній частоті ω ₀ (ви­раз 5.64) дорівнює нулю, то загальний фазовий зсув по замкненій петлі підси­лювач – 2Т–міст дорівнює 180 ел. град. При цьому на частоті ω ₀ негативний зворотний зв'язок відсутній.

Передавальні характеристики ОП U _вих = φ (U _вх) (рис. 6,2, 6), які належать до інвертуючого і неінвертуючого входів, зображуються у вигляді двох кривих. Як видно, вхідні і вихідні напруги можуть симетрично змінюватися відносно нуля (бути біполярними). При заземленому неінвертуючому вході (рис. 6.2, а) сигнал передається на вихід підсилювача з інвертуванням фази вхідного сигналу (крива 1). При заземленні інвертуючого входу фаза підсилюваного сигналу в процесі підсилення не змінюється (крива 2). Вихідна напруга знімається відносно середньої точки джерела живлення, Якщо U _вх = 0, то U _вих = 0, В чому й полягає умова балансу ОП.

Схема двухкаскадного

схема вибіркового підсилю­вача на операційному підсилювачі 140УДА1А з ланцюжком частотно­–залежного зворотного зв'язку у вигляді подвійного Т– подібного мосту мульивибратор

Загальмований

Симеетричный на дискртых

Пила

Блоки автоколебательный

Параметрический

Компенсациооный

Характеритки

Мост Винна

Т-мост ачх

Ампул хар ус

Диференцирующ.

Ачх упт

Дата добавления: 2015-11-16