Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 86

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

Текст из файла (страница 86)

Физически это oeсоответствует тому, что чем выше добротность+900контура и чем ближе частота автоколебаний кQрезонанснойчастоте контура, тем круче фазоча2 > Q1Q1стотная характеристика контура  oe (ω) в зоне+Δ  oeΔω1частоты автоколебаний. Соответственно, длякомпенсации ухода фазы под воздействием деωКωстабилизирующего фактора потребуется меньΔω2шее изменение частоты автоколебаний. Сказанное поясняется рис.22.1, на котором, для приме-900ра, показано положительное отклонение фазового угла Δ  oe и соответствующие ему уходы чаРис.22.1стоты Δω1 и Δω2 при двух значениях добротности контура Q1 и Q2.

Чем выше добротность контура, тем меньше уход частоты для компенсации такого же ухода фазы. Таким образом, для повышения стабильности частоты АГнеобходимо, чтобы электрическая цепь, формируемая между выходными электродамиАЭ, на частоте автоколебаний была эквивалентна высокодобротному параллельному контуру. Частота автоколебаний при этом будет близка к собственной частоте контура, стабильность которой полностью зависит от стабильности индуктивных и ёмкостных элементов контура. Уход собственной частоты контура при изменении его индуктивности иёмкости определяется выражением (22.1). Обратим внимание, что к такому выводу мыпришли, приняв, что фиксирующая способность АГ определяется в основном контуромАГ.В то же время, фазовые углы, входящие в условие баланса фаз (22.3), равноправны и,очевидно, если в цепь обратной связи включить избирательную систему с большой крутизной фазочастотной характеристики, существенно превышающей суммарную крутизнуостальных двух фазовых углов, то в этом случае мы получим АГ, фиксирующая способность которого (22.5) будет определяться цепью обратной связи.

Как мы в дальнейшемувидим, это используется в некоторых схемах АГ с кварцевой стабилизацией частоты.Обобщая изложенное выше, методы повышения стабильности частоты АГ можносвести к выполнению двух основных условий:1. Частота автоколебаний должна определяться в основном параметрами одного какого-либо элемента схемы АГ – контура или цепи обратной связи. Для этого необходимо,чтобы крутизна фазочастотной характеристики, а следовательно, и добротность этогоэлемента, были по возможности большими.2.

Параметры элемента с высокой добротностью должны мало изменяться под влиянием дестабилизирующих факторов, то есть он должен обладать высокими эталоннымисвойствами.Соотношение (22.6) известно в теории АГ как условие устойчивости частоты автоколебаний.

Если фиксирующая способность АГ определяется электрической цепью, подключенной к выходным электродам АЭ, то условие устойчивости частоты автоколебанийпринимает вид: oe 0.(22.7)Так как на частоте автоколебаний электрическая цепь между выходными электродами АЭАГ должна проявлять свойства параллельного колебательного контура (см. лекцию 21),то, выражая фазовый угол  oe через реактивные х1, х2 и активные r1, r2 сопротивления353ветвей, используя условие (22.7), можно прийти к другой форме условия устойчивостичастоты автоколебаний АГ: ( х1  х2 )0.(22.8)Согласно условию (22.8) на частоте автоколебаний производная по частоте от результирующего реактивного сопротивления при последовательном обходе цепи (х1+х2)должна быть положительной.На рис.22.2 показаны зависимости изменения результирующего реактивного сопротивления со стороны анодного (коллекторного) контура при его последовательном обходе, входящем в систему двух связанных контуров, из которых второй контур образованвнешней нагрузкой.

Подобная система контуров имеет место в схеме АГ рис.21.4 (см.лекцию 21). Для результирующего реактивного сопротивления со стороны анодного контура в схеме рис.21.4 справедливо следующее выражение: 2 М 2 (LН  1 / С Н )1х  х1  х2  х К  х ВН  LК  2 СВ.(22.9)С К rН  (LН  1 / С Н ) 2Пока коэффициент связи контуров k СВ  М СВ / LК LН  1 / QН , где QН – добротность кон-LН С Н тура нагрузки  QН  , зависимость результирующего сопротивления (22.9) имеrНет вид монотонной кривой без точек перегиба. Частота, на которой результирующее реактивное сопротивление равно нулю (резонансная частота) оказывается вблизи собственнойчастоты анодного контура (рис.22.2,а).

При сильной связи между контурами k СВ  1 / QНхК + хВНхК + хВНхК + хВНkСВ > 1/QНωН < ωКωН > ωКωКωНБольшая из частот ωН, ωКωНωКωНωkСВ < 1/QНаω иωωωВ ωМеньшая из частот ωН, ωКω иб ωРис.22.2зависимость результирующего реактивного сопротивления (22.9) трижды проходит черезнулевое значение, имея две точки перегиба (рис.22.2,б). Левая и правая частоты, соответствующие нулевому значению результирующего реактивного сопротивления, являютсячастотами связи контуров: нижней ωН и верхней ωВ соответственно. Как видно изрис.22.2,б, нижняя и верхняя частоты связи удовлетворяют условию устойчивости частоты автоколебаний (22.8), а третья резонансная частота системы, находящаяся между собственными резонансными частотами контуров ωК и ωН, не удовлетворяет условию частоты автоколебаний АГ (22.8).

Следовательно, возникновение устойчивых автоколебаний наэтой частоте невозможно. Устойчивые автоколебания в АГ с двухконтурной колебательной системой при сильной связи между контурами возможны на нижней и на верхней частотах связи.

При этом в схеме АГ рис.21.4 они могут быть либо на одной частоте, либона другой (см. явление затягивания частоты, лекция 21), если не принимаются специальные меры. В схемах двухконтурных АГ (рис.21.3) с ОК (ОЭ), с ОС (ОБ), с ОА (ОК) автоколебания возможны только на одной частоте связи, на которой коэффициент обратнойсвязи оказывается положительным (см. лекцию 21). Очевидно, условия устойчивости ча354стоты (22.6) – (22.8) для существования в схеме АГ устойчивых автоколебаний недостаточно. Это условие необходимо, но недостаточно. Как мы знаем, для существования в АГавтоколебаний должен быть обеспечен положительный коэффициент обратной связи,причём величина его должна быть больше некоторого минимального (критического) значения.К АГ предъявляется также требование стабильности амплитуды автоколебаний.

Прикаком условии это возможно, можно установить следующим образом.В установившемся режиме АГ амплитуда выходных колебанийU М УСТ  S СРU М УПР Z oe .(*)Обратим внимание, что из (*), если учесть U М УПР  U М ВХ  DU М УСТ , а U М ВХ U М УСТ  k ,вытекает условие баланса амплитуд АГ (см. лекцию 19).В процессе работы АГ может изменяться средняя крутизна SСР и амплитуда управляющего напряжения UМ УПР.

Эквивалентное сопротивление нагрузки Zoe от уровня автоколебаний не зависит.Изменение амплитуды установившихся автоколебаний можно определить следующим выражением:U М УСТU М УСТdU М УСТ dS СР dU УПР.S СРU М УПРОчевидно, при устойчивой амплитуде последнее выражение должно быть равно нулю.Согласно (*)U М УСТU М УСТ U М УПР Z oe ; S СР Z oe .S СРU М УПРСоответственно,dU М УСТ  U М УПР Z oe dS СР  S СР Z oe dU М УПР  0,откуда следуетdS СРS  СР .dU М УПРU М УПРТак как SСР > 0, UМ УПР > 0, то из последнего соотношения следует, что в точкеустойчивого режима должно бытьdS СР 0.dU М УПРПоследнее условие известно как условие устойчивости амплитуды автоколебанийАГ и означает, что с увеличением амплитуды управляющего напряжения средняя крутизна выходного тока АЭ АГ должна уменьшаться и, наоборот, с уменьшением амплитудыуправляющего напряжения средняя крутизна выходного тока должна возрастать.Кварцевая стабилизация частотыИтак, чем выше добротность и чем стабильнее параметры колебательной системыАГ, тем стабильнее будет частота получаемых автоколебаний.

Более стабильными параметрами и значительно более высокой добротностью по сравнению с обычными колебательными контурами обладают кварцевые резонаторы. Причём, если в отношении стабильности параметров обычные колебательные контуры не сильно уступают кварцевымрезонаторам, то их добротность (порядка нескольких сотен, в лучшем случае) значительнониже добротности кварцевых резонаторов, достигающей величины до (1…10)·105 и даженесколько выше. У специальных кварцевых резонаторов величина добротности достигает(3…6)∙106.

Характеристики

Список файлов книги