Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 72
Текст из файла (страница 72)
В схеме рис.19.1,б такая цепь формируется с использованием катушек индуктивности L1 и L2.Для того, чтобы схема рис.19.1,б работала как генератор с самовозбуждением, тоесть как АГ, необходимо выполнение ряда условий.Первое и основное условие известно как условие самовозбуждения АГ. Это условиераскрывает нам, в каком случае схема рис.19.1,б становится источником периодическихколебаний, то есть автогенератором. На аналитическом определении условия самовоз-1В лекции 3 отмечалось, что динамическая характеристика (ДХ) анодного тока лампы или коллекторноготока транзистора в системе выходных координат имеет участок с отрицательной крутизной, наличие которого и делает возможным производить усиление и ряд других преобразований сигнала в ГВВ на лампе и БТ.При этом лампа или БТ может рассматриваться как отрицательное сопротивление.
Именно эта особенностьпозволяет построить АГ на лампе или БТ, что ниже и будет рассмотрено. Существуют полупроводниковыедиоды, в частности, туннельные диоды (ТД), имеющие падающий участок, то есть участок с отрицательнойкрутизной, на вольт-амперной характеристике. ТД и подобные им приборы используются исключительно наСВЧ. Существуют также специальные электронные приборы СВЧ, используемые в качестве независимыхисточников колебаний: магнетроны, отражательные клистроны, ЛОВ.303буждения АГ мы остановимся ниже, а сейчас затронем только физическую картину процесса самовозбуждения в схеме рис.19.1,б.iАСКе L1LCiАСКLКеuC (t)СБЛL1LCuC (t)СБЛСБЛ+ЕА-ЕСL2СБЛ+ЕА-ЕСаLКбРис.19.1При включении всех питающих напряжений в схеме рис.19.1,б в начальный моментпоявляется нестационарный анодный ток iА (в случае транзистора коллекторный ток iК),который протекает через ёмкостную СК и индуктивную LК ветви контура в выходной цепиАЭ – генераторного прибора: лампы или транзистора.
Протекающий через индуктивнуюветвь контура ток создаёт переменную ЭДС в цепи катушки L2, которая через катушку L1и катушку во входной цепи АЭ (LС в ламповом генераторе рис.19.1,б) прикладывается ковходу АЭ, обусловливая сигнал возбуждения uC (t) (в случае транзистора uБ (t)). При правильном выполнении цепи обратной связи, обеспечивающем определённую величину связи между парами связанных катушек и соответствующую полярность соединения катушекL1, L2, наводимый сигнал возбуждения будет увеличивать нестационарный ток в цепи контура, что, в свою очередь, приведёт к дальнейшему росту переменной ЭДС и сигнала возбуждения и т.д.
Если же цепь обратной связи будет выполнена неправильно, то появившаяся переменная ЭДС и соответствующий сигнал возбуждения будут уменьшать нестационарный ток в цепи контура, что, в свою очередь, будет уменьшать переменную ЭДС исигнал возбуждения, в результате чего нестационарный процесс в схеме затухнет.2Благодаря тому, что в схеме имеется избирательная цепь (контур СК, LК), из нестационарного тока избирается периодическая компонента с частотой, практически совпадающей с резонансной частотой избирательной цепи, то есть в схеме появляются практическигармонические колебания с частотой, равной резонансной частоте контура.Рассмотренный выше процесс нарастания переменной компоненты выходного токаАЭ, соответственно и переменных напряжений в схеме, не будет протекать беспредельно.Генераторный прибор: лампа или транзистор представляет устройство, не дающее возможности току возрастать до бесконечности.
Известно, что ток лампы или транзистораограничивается током насыщения. Практически, благодаря нелинейности статическихВАХ лампы или транзистора, процесс самовозбуждения устанавливается при значенияхтоков, не достигающих тока насыщения.После достижения током генераторного прибора определённой величины в схемеустанавливаются стационарные колебания, то есть колебания, амплитуда и частота которых остаются постоянными. При этом роль генераторного прибора сводится к поддержанию постоянства этих колебаний. Условия, при которых в схеме поддерживаются постоянные колебания, определяются основным уравнением АГ в установившемся режиме иизвестны как условия баланса фаз и баланса амплитуд.2Очевидно, при правильном выполнении цепи обратной связи в схеме рис.19.1,б должны устанавливатьсягармонические напряжения во входной и выходной цепях лампы как в схеме ГВВ рис.19.1,а, то есть напряжение между сеткой и катодом будет в противофазе с напряжением между анодом и катодом.304В дальнейшем мы рассмотрим различные практические схемы АГ, которые будутзаметно отличаться от схемы рис.19.1,б.3 Однако все рассматриваемые схемы АГ могутбыть представлены в виде единой эквивалентной схемы рис.19.2, которая состоит из двухпараллельно включенных четырёхполюсников: активного, описывающего работу генераторного прибора (лампы или транзистора), и пассивного, образованного электрическойцепью, присоединённой к генераторному прибору.
Эта цепь определяет в основном частоту автоколебаний и выполняет функцию обратной связи.*U1Активныйчетырёхполюсник*U221*U1Пассивныйчетырёхполюсник*U2Рис.19.2Общие соотношения для установившегося режима АГ. Условие самовозбуждения АГПримем, что в схеме рис.19.2 прошёл процесс самовозбуждения и в ней установились стационарные гармонические колебания с соответствующими комплексными амплитудами токов и напряжений. Каждый четырёхполюсник можно характеризовать своим, вобщем случае, комплексным коэффициентом передачи.
Если принять, что в установившемся режиме со стороны одного плеча каждого четырёхполюсника в схеме рис.19.2 дей*ствует напряжение комплексной амплитуды U 1 , а со стороны другого плеча действует*напряжение комплексной амплитуды U 2 , то комплексный коэффициент передачи понапряжению активного четырёхполюсника4**KU2* Ke j K ,(19.1)U1а комплексный коэффициент передачи по напряжению пассивного четырёхполюсника**U1* e j .(19.2)U2Очевидно, в установившемся режиме должно выполняться соотношение*1K **или*K 1.Соотношение (19.3) часто называют основным уравнением АГ.(19.3)3Схема рис.19.1,б удобна для пояснения физики процесса самовозбуждения АГ, но не может рассматриваться в качестве практической схемы.
Практический вариант такой схемы, известной как схема АГ странсформаторной обратной связью, будет рассмотрен ниже. Для облегчения самовозбуждения схемы, какбудет показано, следует применить сеточное автосмещение.4В приводимой записи плечо 1 соответствует входу активного четырёхполюсника, а плечо 2 его выходу.305С учётом (19.1), (19.2) соотношение (19.3) распадается на два:K 1,(19.4) K 0; 2 ;....(19.5)Первое выражение (19.4) определяет так называемое условие баланса амплитуд иозначает, что в стационарном состоянии величина коэффициента передачи по замкнутомуконтуру в схеме рис.19.2 равна единице.
В случае АГ это также указывает, что мощность,доставляемая генераторным прибором от источников питания в цепь схемы, равна мощности потерь в элементах цепи.Второе выражение (19.5) определяет условие баланса фаз и означает, что при обходерассматриваемой цепи (рис.19.2) мы получаем колебание в той же фазе. Применительно кАГ это означает, что фазовый сдвиг входного и выходного напряжений, вносимый АЭ,должен быть скомпенсирован электрической цепью, включаемой между выходом и входом АЭ. Эта цепь позволяет обеспечить нужный режим работы АЭ и через неё осуществляется обратная связь.Активный четырёхполюсник в схеме (рис.19.2), соответствующий АЭ, в общем случае является нелинейным четырёхполюсником.
Собственно, только благодаря нелинейности ВАХ лампы или транзистора в схеме АГ устанавливаются колебания определённойамплитуды. В нелинейной электрической цепи, содержащей АЭ, коэффициент передачипо напряжению зависит от величины (амплитуды) входного воздействия, причём, в общемслучае величина этого коэффициента уменьшается с ростом входного напряжения.5Именно такую зависимость мы имеем в ГВВ на лампах и транзисторах. Следовательно, всхеме (рис.19.2) величина коэффициента передачи активного четырёхполюсникаUK 2U1будет тем меньше, чем больше U1. Так как в установившемся режиме АГ амплитуда колебаний всегда больше, чем на начальной стадии самовозбуждения, то величина коэффициента передачи по напряжению активного четырёхполюсника в установившемся режимевсегда меньше, чем в начальный момент.
Обозначим величину коэффициента передачиактивного четырёхполюсника при малом значении U1 через K0, тогдаK0 > K.(19.6)Коэффициент передачи пассивного четырёхполюсника не зависит от действующихнапряжений, следовательно, в схеме (рис.19.2)β = const.Очевидно, если в (19.4) вместо K мы подставим K0, удовлетворяющее (19.6), то вместо равенства получим неравенствоK0β > 1,(19.7)которое можно также записать в видеβ > 1/K0 = βКРИТ,(19.8)где βКРИТ – критическое (минимально допустимое) значение коэффициента передачи пассивного четырёхполюсника.Соотношение (19.7) является условием самовозбуждения АГ. Соотношение (19.8)является другой формой записи условия самовозбуждения АГ.Величина G = K0β в теории АГ называется фактором генерации и в схемах ламповыхи транзисторных АГ обычно принимаетсяG = 2…3.(19.9)5При относительно малых уровнях сигнала на каком то интервале значений входного напряжения возможенрост коэффициента передачи по напряжению АЭ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
