Лекция 21 (1085001), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рассмотрим изменение частоты автоколебаний в двухконтурных АГ по схемам рис.21.3.

Колебательная система таких АГ представляет два параллельных колебательных контура с внешнеёмкостной связью. Относительно выходных электродов АЭ (анод-катод у лампы, коллектор-эмиттер у транзистора) такая система должна в отношении эквивалентного сопротивления нагрузки проявлять свойства параллельного колебательного контура. Следовательно, если не учитывать потери, то эквивалентное сопротивление двухконтурной системы относительно выходных электродов должно быть бесконечным на резонансной частоте, а эквивалентная проводимость, соответственно, должна быть равна нулю.

Рассмотрим систему двух параллельных колебательных контуров с внешнеёмкостной связью, представленную на рис.21.9.

В двухконтурных АГ с ОК (ОЭ) (рис.21.3,а), с ОА (ОК) (рис.21.3,в) между анодом-катодом лампы (коллектором-эмиттером транзистора) непосредственно присоединяется один из контуров системы. В двухконтурном АГ с ОС (ОБ) (рис.21.3,б) между этими электродами присоединяется ёмкость связи. Следовательно, для определения резонансных частот двухконтурных систем в схемах с ОК (ОЭ), с ОА (ОК) следует записать выражение для эквивалентной проводимости относительно точек одного из параллельных контуров системы (рис.21.9). Для определения резонансных частот системы в схеме АГ с ОС (ОБ) следует записать выражение для эквивалентной проводимости относительно точек ёмкости связи С₃ (рис.21.9).

Для эквивалентной проводимости относительно точек контура из L₁,С₁ справедливо выражение:

(21.4)

Приравнивая (21.4) нулю и вводя в рассмотрение парциальные частоты

(21.5)

соответствующие резонансным частотам параллельных контуров, выделяемых из системы при поочерёдном закорачивании одной из индуктивностей, а также учитывая выражение для коэффициента связи контуров

(21.6)

получаем для резонансных частот – частот связи аналогичное (21.2) выражение, имеющее вид:

(21.7)

Для эквивалентной проводимости двухконтурной системы рис.21.9 относительно точек ёмкости С₃ можно записать следующее выражение:

(21.8)

Вводя в рассмотрение парциальные частоты (21.5) и учитывая коэффициент связи контуров в системе (21.6), из равенства (21.8) нулю получаем для резонансных частот – частот связи выражение (21.7).⁷

Таким образом в рассматриваемых схемах двухконтурных АГ (рис.21.3) резонансные частоты колебательной системы независимо от схемы АГ, то есть от схемы подключения контуров к электродам АЭ (лампы или транзистора), определяются одинаковым выражением (21.7), которое идентично рассмотренному ранее выражению (21.2) для частот связи системы двух колебательных контуров с трансформаторной связью. Следовательно, если поставить в соответствие частоты , то для рассмотрения вопроса о частоте автоколебаний в схемах АГ рис.21.3 можно воспользоваться графическими зависимостями рис.21.6. Следует отметить, что в АГ по схемам (рис.21.3) ёмкость связи контуров влияет также на величину коэффициента обратной связи АГ, что явно видно в схемах АГ: с ОС (ОБ) - ёмкость связи С₂ (рис.21.3,б), с ОА (ОК) - ёмкость связи С₁ (рис.21.3,в), эквивалентных ёмкостной трёхточке. В схеме АГ с ОК (ОЭ), эквивалентной индуктивной трёхточке, влияние ёмкости связи С₃ (рис.21.3,а) на коэффициент обратной связи так явно не просматривается, как в других схемах, эквивалентных ёмкостной трёхточке, в которых ёмкость связи контуров является одновременно и ёмкостью обратной связи. Тем не менее, в любом двухконтурном АГ по схеме (рис.21.3) при обеспечении необходимого коэффициента обратной связи k коэффициент связи контуров k_СВ оказывается по величине больше критического в силу относительно малых значений затуханий контуров системы даже с учётом полезной нагрузки и входного сопротивления. Поэтому всегда уместно вести речь о частотах связи в колебательных системах рассматриваемых АГ (рис.21.3).

Частота автоколебаний в двухконтурном АГ с общим катодом (ОК)
и с общим эмиттером (ОЭ) (рис.21.3,а)

Выше отмечалось, что в схемах двухконтурных АГ с ОК и ОЭ частота автоколебаний меньше резонансных частот контуров ω₁ и ω₂ и в схемах выполняются соотношения для индуктивной трёхточки.

Так как частота автоколебаний определяется резонансной частотой колебательной системы, на которой она проявляет свойства, характерные для параллельного колебательного контура в отношении эквивалентного сопротивления, и таких частот две: нижняя ω_Н и верхняя ω_В частоты связи, то необходимо ответить на вопрос: на какой из частот связи возможны автоколебания в схеме рассматриваемого АГ?

Как мы уже знаем, нижняя частота связи ω_Н меньше наименьшей из частот ω_I и ω_II, входящих в выражение (21.7), в котором, в силу совпадения обозначений в двухконтурных колебательных системах рассматриваемых АГ (рис.21.3,а) и двухконтурной системы (рис.21.9), парциальные частоты и коэффициент связи контуров определяются соответственно (21.5) и (21.6).

Согласно (21.5)

Нетрудно видеть, что нижняя частота связи ω_Н удовлетворяет соотношению

и оказывается меньше обеих собственных частот контуров системы. Следовательно, автоколебания в рассматриваемой схеме АГ возможны на нижней частоте связи. На верхней частоте связи ω_В автоколебания не могут установиться в рассматриваемой схеме АГ. Верхняя частота связи, как мы знаем, больше наибольшей из парциальных частот ω_I и ω_II, входящих в (21.7). Она оказывается больше, по крайней мере, одной из собственных частот контуров ω₁ и ω₂ и, следовательно, не удовлетворяет условию индуктивной трёхточки, которое должно выполняться в рассматриваемой схеме АГ.

Так как нижняя частота связи ближе к наименьшей из собственных частот контуров, то контур с меньшей собственной частотой будет оказывать большее влияние на частоту автоколебаний и её стабильность. Соответственно, если полезная нагрузка АГ связывается с анодным (или коллекторным) контуром L₂, С₂, имеющим собственную частоту ω₂, то с целью повышения стабильности частоты автоколебаний следует выбирать собственную частоту сеточно-катодного контура (или контура между базой и эмиттером) ниже частоты анодного (коллекторного) контура, то есть следует обеспечить ω₁ < ω₂. На коэффициент обратной связи АГ с ОК (ОЭ) влияют параметры обоих контуров.

Частота автоколебаний двухконтурного АГ с общей сеткой (ОС)
и с общей базой (ОБ) (рис.21.3,б)

В двухконтурном АГ с ОС (ОБ), как было установлено при рассмотрении вопроса о коэффициенте обратной связи, частота автоколебаний должна удовлетворять условию ω > ω₁. При этом сеточно-катодный контур (контур между базой и эмиттером) на частоте автоколебаний проявляет ёмкостное сопротивление. Очевидно, АГ возбудится, если для схемы выполняется условие ёмкостной трёхточки, то есть если на частоте автоколебаний анодно-сеточный контур (контур между коллектором и базой) проявляет индуктивное сопротивление. А это возможно, если частота автоколебаний ω будет ниже собственной частоты контура ω₃. Таким образом, в АГ с ОС (ОБ) должно иметь место соотношение между частотой автоколебаний ω и собственными частотами контуров ω₁ и ω₃:

(**)

Обратим внимание, что условие (**) требует, чтобы собственная частота ω₃ анодно-сеточного контура (контура между коллектором и базой) была выше частоты ω₁ сеточно-катодного контура (контура между базой и эмиттером). В противном случае ни о каких устойчивых автоколебаниях в рассматриваемой схеме не может идти речь.

Как и в двухконтурном АГ с ОК (ОЭ), частота автоколебаний в рассматриваемом АГ будет определяться одной из частот связи, найти которые можно по формуле (21.7), в которой под ω_I следует понимать парциальную частоту

(21.9а)

а под ω_II понимать парциальную частоту

, (21.9б)

соответствующие резонансным частотам параллельных колебательных контуров, выделяемых из системы двух связанных контуров при поочерёдном закорачивании одной из индуктивностей. Ёмкостью связи контуров в рассматриваемом АГ (рис.21.3,б) является ёмкость С₂. Соответственно коэффициент связи контуров

(21.10)

Так как нижняя частота связи ω_Н меньше наименьшей из частот ω_I и ω_II, соответственно она, согласно (21.9), меньше собственных частот контуров ω₁ и ω₃, то эта частота никак не может удовлетворять условию (**). Следовательно, автоколебания на нижней частоте связи в рассматриваемой схеме двухконтурного АГ с ОС (ОБ) невозможны.

Автоколебания в рассматриваемом АГ имеют место на верхней частоте связи ω_В в пределах, учитывая (**) и (21.7),

где ω_II определяется (21.9б), а k_СВ определяется (21.10).

График изменения частоты автоколебаний в двухконтурном АГ с ОС (ОБ) представлен на рис.21.10.

Н етрудно видеть из рис.21.10, что частота автоколебаний в рассматриваемой схеме АГ в основном определяется частотой настройки анодно-сеточного контура (контура между коллектором и базой) и слабо зависит от частоты настройки сеточно-катодного контура (контура между базой и эмиттером).

Коэффициент обратной связи в АГ определяется выражением (21.1) при ω₂ = 0, согласно которому

и зависит от частоты настройки ω₁ сеточно-катодного контура (контура между базой и эмиттером). Частота настройки второго контура ω₃ также влияет на величину коэффициента обратной связи, так как она определяет частоту автоколебаний ω. При сильной расстройке контуров ω₃ >> ω₁

Характеристики

Список файлов лекций