Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 80

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

Текст из файла (страница 80)

У таСКкого двухконтурного АГ коэффициент обратнойrНr ПОТсвязи оказывается положительным на обеих частотах связи и в зависимости от величины обратнойRСсвязи и других параметров схемы автоколебанияСБЛ+ЕАмогут установиться на любой частоте связи. Можетбыть и так, что при одних и тех же параметрахРис.21.42Существует ещё одна частота, находящаяся между упомянутыми частотами, в окрестности которой свойства системы ближе к свойствам последовательного колебательного контура.333схемы в зависимости от начальных условий (в теории таких АГ говорят: в зависимости от«истории системы») образуются автоколебания то с одной, то с другой частотой. Это явление называется затягиванием частоты.

На рис.21.4 представлена схема рассматриваемого двухконтурного АГ на основе одноконтурного АГ с трансформаторной обратной связью. Принципиально может быть одноконтурный АГ с автотрансформаторной или с ёмкостной обратной связью. АГ может быть выполнен как на лампе, так и на транзисторе.Коэффициент обратной связи двухконтурного АГВ двухконтурном АГ на основе одноконтурного, когда второй контур образованвнешней нагрузкой (пример схемы на рис.21.4), коэффициент обратной связи определяется как в соответствующем одноконтурном АГ (см. лекцию 19).Ниже мы рассмотрим определение коэффициента обратной связи в двухконтурныхАГ по схемам рис.21.3.Считая, что на частоте автоколебаний эквивалентные сопротивления контуров всхемах рис.21.3 имеют выраженный реактивный характер, для определения коэффициентаобратной связи в таких АГ можно воспользоваться общим выражением, полученным прирассмотрении обобщённой трёхточечной схемы АГ*x1xk k  1.x1  x3 x2Эквивалентные сопротивления контуров колебательных систем рассматриваемыхдвухконтурных АГ с тем большим основанием можно считать имеющими выраженныйреактивный характер, чем сильнее частота автоколебаний отличается от резонансной частоты контура и чем выше добротность контура с учётом реакции внешней нагрузки ивходного сопротивления АЭ.Реактивные сопротивления х1, х2, х3 в общем случае представляют эквивалентныесопротивления параллельного соединения соответствующих ёмкостей и индуктивностей,то естьX L1 X C1X L2 X C 2X L3 X C 3x1 ; x2 ; x3 .X L1  X C1X L2  X C 2X L3  X C 3В этом случаеX X ( X L2  X C 2 )xk  1  L1 C1x2 X L 2 X C 2 ( X L1  X C1 )илиX (1  X C 2 X L 2 )k  C1.X C 2 (1  X C1 X L1 )Так как ХС1 = –1/ωС1; ХС2 = –1/ωС2; ХL1 = ωL1; ХL2 = ωL2, тоC (1  1  2 L2 C 2 )k 2.C1 (1  1  2 L1C1 )Если контуры образованы элементами с сосредоточенными параметрами, то1 L1C1  12 ; 1 L2 C 2   22 ,при этомC ( 2   22 )k 2 2.(21.1)C1 (  12 )Выражение (21.1) позволяет установить связь между частотой автоколебаний ω исобственными частотами контуров ω1 и ω2.

Например, для схемы двухконтурного АГ собщей сеткой (ОС) или с общей базой (ОБ) (рис.21.3,б) L2 = ∞; ω2 = 0, при этом коэффициент обратной связи будет положительным при условии ω1 < ω. Для схемы двухконтурного АГ с общим анодом (ОА) или с общим коллектором (ОК) (рис.21.3,в) L1 = ∞; ω1 = 0 и334коэффициент обратной связи будет положительным при ω2 < ω. Для схемы двухконтурного АГ с общим катодом (ОК) или с общим эмиттером (ОЭ) (рис.21.3,а) выражение (21.1)не даёт однозначного ответа при каком соотношении между ω, ω1 и ω2 коэффициент обратной связи будет положительным: 1 1или при    .или при  ; 2 2Однако ответить на этот вопрос можно, используя условия для индуктивной и ёмкостной трёхточек (19.26), (19.27).Так как в схеме двухконтурного АГ с ОК (или с ОЭ) реактивное сопротивление между анодом-сеткой (коллектором-базой) х3 < 0, то, очевидно, в схеме должно выполнятьсяусловие индуктивной трёхточки (19.26), то есть должно быть х1 > 0; x2 > 0, а это возможнодля рассматриваемой схемы, если частота автоколебаний удовлетворяет условию 1  , 2так как только на частоте ниже собственной частоты параллельный колебательный контуробладает индуктивным сопротивлением.К полученному выводу можно прийти также, если определить коэффициент обратной связи в схеме двухконтурного АГ с ОК (или ОЭ) на основании выраженияx1k .x1  x3Так какX L1 X C1X C1 1 C11x1 x3  ;,2X L1  X C1 1  X C1 X L1 1  1  L1C1C 3то11k .CC1  12 1  1 1  1  2 L1C1 11C3 C3   2 Из последнего выражения следует, что коэффициент обратной связи в рассматриваемом АГ будет положительным, еслиC12 1 3 ,2C1то есть если11  C3 C1 1 .После чего следует, что также должно выполняться ω < ω2.Таким образом, в двухконтурном АГ с ОК (или с ОЭ) частота автоколебаний меньшесобственных (резонансных) частот обоих контуров колебательной системы АГ.Частота автоколебаний в двухконтурном АГВ любом двухконтурном АГ колебательная система представляет два связанныхконтура.

На частоте автоколебаний система двух связанных контуров должна проявлятьотносительно выходных электродов АЭ-генераторного прибора: лампы или транзисторасвойства параллельного колебательного контура, то есть между анодом-катодом лампы,коллектором-эмиттером транзистора должно быть отличное от нулевого сопротивление,335являющееся нагрузкой АЭ. Если система проявляет свойства последовательного колебательного контура, то эквивалентное сопротивление нагрузки АЭ близко к нулевому, чтонеприемлемо для лампы или транзистора, требующих вполне определённого сопротивления нагрузки, например, для обеспечения критического режима работы АЭ, считаемогокак оптимальный режим.В двухконтурных АГ (рис.21.3) связь между контурами внешнеёмкостная. В схемедвухконтурного АГ (рис.21.4) связь между контурами трансформаторная (магнитная).Принципиально в подобном АГ, отвлекаясь от удобства её реализации, связь между контурами может быть любая: автотрансформаторная (внутри- и внешнеиндуктивная), ёмкостная (внутри- и внешнеёмкостная).

Следует отметить, что, несмотря на некоторые общие черты, обусловленные наличием связи между контурами независимо от способа еёосуществления, есть и некоторые отличия, обусловливаемые именно типом и видом связи,которые имеют принципиальное значение для правильного понимания работы двухконтурных АГ.Отметим общие свойства системы двух связанных контуров.

Связь между контурамихарактеризуется коэффициентом связи контуров kСВ, который определяется соответствующим выражением в зависимости от вида и типа связи. Напомним соотношения дляопределения коэффициента связи контуров для интересующих нас случаев двухконтурных АГ.Пусть имеются два параллельных колебательных контура, составленных соответственно из элементов L1, C1 и L2, C2.

При трансформаторной связи между катушками контуров обеспечивается магнитная индукция связи МСВ. Соответственно коэффициент связиконтуровМ СВk СВ .L1 L2При внешнеёмкостной связи, осуществляемой через ёмкость С3, коэффициент связи контуровС3k СВ .(С1  С3 )(С 2  С3 )В общем случае каждый из контуров имеет свою добротность (без учёта связи, тоесть влияния одного контура на другой) Q01 и Q02, соответственно.

В теории связанныхконтуров используется понятие критического коэффициента связи контуров3k СВ d12  d 22,2где d1 = 1/Q01; d2 = 1/Q02 – затухание соответствующего контура.В АГ добротности контуров стараются реализовать как можно выше, чтобы иметьболее высокую стабильность частоты автоколебаний. Причём, довольно часто затуханиемодного контура по сравнению с затуханием другого контура можно пренебречь.При слабой связи между контурами, когда имеющий место коэффициент связи контуровk СВ 3d12  d 22,2В отдельных работах определяемый ниже коэффициент связи контуров носит название переходного, тогдакак в других работах под переходным понимают коэффициент связи контуров, величина которогоkСВ  d1d 2 .336двухконтурная колебательная система проявляет свойства одиночного контура, резонансная частота которого незначительно отличается от собственной частоты контура, со стороны которого рассматривается система связанных контуров.При сильной связи между контурами, когдаk СВ d12  d 22,2колебательная система проявляет свойства, существенно отличающие её от одиночногоконтура (если рассматривать АЧХ любого контура, то она имеет вид характерной двугорбой кривой).

Именно при сильной связи у системы появляются две резонансные частоты:верхняя и нижняя частоты связи, с которыми, как уже упоминалось, связывается частотаавтоколебаний в двухконтурном АГ.Рассмотрим систему двух связанных контуров с трансМСВформаторной связью (рис.21.5). Потерями в контурах пренебрегаем, что автоматически приводит к тому, что любой коэффициент связи между контурами превышает критическоеС2С1L1L2значение и частоты связи существуют. Это также означает,что результирующее эквивалентное сопротивление со стороны любого контура имеет реактивный характер (нет потерь), аРис.21.5величина его может находиться в пределах от нуля до бесконечности.

Результирующее сопротивление со стороны, например, первого контура L1, C1 впоследовательном представлении определяется выражением:42 2 M СВ1.(*)L1 C1 L2  1 / C 2Последнее слагаемое обусловлено связью между контурами и определяет так называемоевносимое сопротивление (в данном выражении из второго контура в первый). Очевидно,на собственной частоте второго контура  2  1 / L2C 2 из второго контура в первый вносится бесконечной величины сопротивление и первый контур как бы разрывается.

Бесконечное сопротивление не свойственно последовательному колебательному контуру, асвойственно параллельному (при исключении потерь). Последовательному контуру свойственно нулевое сопротивление (при исключении потерь) на резонансной частоте. Поэтому, приравнивая (*) нулю и обозначая 1 / L1С1  1 ; М СВ / L1 L2  k СВ , получаем для частот связиН,В 212   22  (12   22 ) 2  412 22 (1  k СВ)22(1  k СВ),(21.2)где ωН и ωВ – соответственно нижняя и верхняя частота связи.Графически зависимости ωН и ωВ для двух значений kСВ представлены на рис.21.6(kСВ2 > kСВ1). Как следует из приведенных графиков, нижняя частота связи ωН всегдаменьше собственных частот контуров ω1 и ω2, а верхняя частота связи ωВ всегда большеэтих частот, причём, чем сильнее связь, тем заметнее частоты связи отличаются от собственных частот контуров.В случае, когда собственные частоты контуров очень сильно отличаются друг отдруга, нижняя частота связи ωН почти совпадает с меньшей из собственных частот контуров, а верхняя частота связи приближается к большей из собственных частот контуров.

Нони одна из частот связи не совпадает с какой-либо из собственных частот контуров.4Можно рассматривать результирующее параллельное сопротивление со стороны, например, первого контура.337Зависимости (рис.21.6) позволяют наглядно проследить поведение двухконтурногоАГ, у которого второй контур образован внешней нагрузкой (рис.21.4), и пояснить явление затягивания частоты в нём.Пусть АЭ подключается состороны первого контура. Тогдавторой контур соответствует контуωН, ωВру внешней нагрузки. Отметим, что1ωВвлияние контура нагрузки сказыва21  k СВется не только на частоте автоколеkСВ 1 kСВ 2баний, но и на самовозбужденииω1АГ.

Характеристики

Список файлов книги