19)Уравнение автогенератора. Условия возникновения автоколебаний: баланс фаз, баланс амплитуд

19)Уравнение автогенератора. Условия возникновения автоколебаний: баланс фаз, баланс амплитуд

Условие баланса фаз означает, что полный фазовый сдвиг в замкнутом контуре генератора должен быть равен нулю или четному числу π. Условие баланса фаз позволяет определить частоту генерируемых колебаний. Если условие баланса фаз выполняется только на одной частоте, то при выполнении условия амплитуд колебания будут гармоническими. Если условие баланса фаз выполняется для ряда частот, то колебания будут негармоническими.

Условие баланса амплитуд означает, что в стационарном режиме на рабочей частоте автогенератора коэффициент передачи по замкнутому контуру автогенератора должен быть равен единице, то есть модуль коэффициента усиления усилителя должен быть равен модулю обратной величины коэффициента передачи цепи положительной обратной связи . Иначе говоря, насколько сигнал ослабляется при передаче через цепь положительной обратной связи, настолько он должен усиливаться усилителем

20)Мягкий и жесткий режим самовозбуждения автогенератора

Режим генератора, в котором амплитуда колебаний плавно меняется с изменением обратной связи, называется мягким режимом самовозбуждения. Рабочую точку выбирают на линейном участке вольтамперной характеристики усилительно элемента. Это обеспечивает начальный режим работы усилительного элемента без отсечки выходного тока. Самовозбуждение возникает от незначительных изменений входного напряжения, всегда имеющихся в реальных условиях из-за флуктуации носителей заряда. Сначала колебания нарастают относительно быстро. Затем из-за нелинейности ВАХ рост амплитуды колебаний замедляется. Нарастание колебаний происходит до тех пор, пока комплексный коэффициент передачи автогенератора уменьшится до единицы. В результате в автогенераторе устанавливается стационарный режим с определенной амплитудой выходных колебаний, причем угол отсечки выходного тока q=90°.Частота этих колебаний очень близка к резонансной частоте колебательной системы.

Жесткий режим самовозбуждения колебаний характеризуется скачкообразным возникновением колебаний большой амплитуды при плавном увеличении обратной связи и скачкообразным срывом колебаний при уменьшении обратной связи. Рабочую точку задают в области самовозбуждения автогенератора. Возникающие начальные колебания, передающиеся цепью обратной связи во входную цепь, не могут вызвать самовозбуждения автогенератора, так как транзистор закрыт. Поэтому необходим большой начальный сигнал для открытия транзистора для нарастания амплитуды колебаний до установившегося значения. В стационарном режиме усилительный элемент работает с углами отсечки выходного тока q<90°.

Для удобства эксплуатации автогенератора целесообразнее применять мягкий режим самовозбуждения, так как в этом режиме колебания возникают сразу после включения источника питания. Однако при жестком режиме колебаний с углом отсечки q<90° обеспечиваются более высокий коэффициент полезного действия и меньшие тепловые потери.

Поэтому в стационарном режиме автогенератор более выгоден режим с малыми углами отсечки выходного тока усилительного элемента.

21)Автогенераторы LC-типа

Автогенератор типа LC

Схема автогенератора с индуктивной (трансформаторной) ОС приведена на рисунке 3.23,а. При включении источника питания коллекторной цепи транзистора возникает ток коллектора, который заряжает конденсатор колебательного контура. После заряда конденсатор разряжается на катушку. В результате в контуре L_кC_к возникают свободные колебания с частотой f_р = 1/(2π√(L_кC_к)), индуктирующее в катушке связи L_св переменное напряжение той же частоты, с которой происходят колебания в контуре. Это напряжение вызывает пульсацию тока коллектора. Переменная составляющая этого тока восполняет потери энергии в контуре, создавая на нём усиленное транзистором переменное напряжение. Незатухающие колебания в контуре автогенератора установятся лишь при выполнении условий баланса фаз и баланса амплитуд.

а б

Рисунок 3.23. а – Схема LC-автогенератора; б – Схема RC-автогенератора

В схеме (рисунок 3.23,а) на базу транзистора подаётся начальное напряжение смещения Е_см = E_R2 с делителя R1R2.

Автогенераторы типа LC хорошо работают на высоких часто­тах (радиочастотах). Для генерирования низких частот (звуковых и ультразвуковых) применение колебательных контуров LC стано­вится затруднительным из-за необходимости применения ёмкостей и индуктивностей очень больших значений и размеров. Этого не­достатка лишены автогенераторы типа RC, в которых вместо коле­бательных контуров использу­ются цепи, состоящие из рези­сторов и конденсаторов.

Дата добавления: 2015-11-04