Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 51
Текст из файла (страница 51)
1О. Изебраипс цепи питания траюисторного автснтнераторв. 11. укажите основные пренмуннвтва кварцевого автозчнератоРв. 12. Изобразите схемы кварцевых ввтогснсраторов. 13. Укаиитс основные принципы построения синтезаторов частот. 14. Изобразите структурные схемы синтезаторов, выполненных по принципу цифрового прямого синтеза. 15.
Поясните принцип работы системы ФАПЧ. 1а Изобразите структурную схему синтезатора частот с ДПКД и поясните сс работу 257 Г л а в а 5. Устойчивость работы генераторов е внешним возбузидеиием 5.1. ВИДЫ И ПРИЧИНЫ НЕУСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ГЕНЕРА'ГОРОВ Теоретические понятия «устойчивость» или «неустойчивость» обычно применяют для характеристики каюна-либо возможного, но всегда определенного состояния нли процесса (обобщающий термин— «режим»), например состояния статического равновесия, процесса вынужденных колебаний, автоколебаннй. Режим называют устой«и«ым, если мгновенное состояние системы, очиичающееся от з'гого режима в начальный момент, приближается к нему с течением времени.
Неустойчи«ым называют режим, от которого мгновенное состояние удаляется с течением времени. Практическое же понятие устойчивости гораздо шире и сложнее. Реальные условия работы и параметры системы могуг быть непостоянными и даже случайными. Позтому необходимо, чтобы ГВВ устойчиво работал при любых допустимых сигналах на его входе и выходе, а функции, например АЧХ и ФЧХ, как можно меньше зависели от естественных на практике изменений и о параметров. Зависимость функций от параметров в процессах регулировки, настройки и модуляции должна быть стабильной и взаимно однозначной.
Если параметры ГВВ строго постоянны и никаких внешних воздействий на него нет, то такую систему назьвают а«коломной. В ней могут существовать устойчивые и неустойчивые состояния статического равновесия„автоколебательные' режимы, сложные движвния, похожие на случайные процессы, переходные процессы. Почти единственной причиной неустойчивости автономной системы является преднамеренно организованная нли паразитная обратная связь.
Если в автономной системе существует несколько устойчивых режимов, то, какой именно из ннх установится, будет зависеть от начальных условий при включе. нии системы. В результате при обычной ситуации, когда начальные условия носат случайный характер, могут устанавливаться неожиданные режимы. Наиболее известным и нежелательным проявлением неустойчивости ГВВ являются паразитные автоколебаиия.
Они могут иметь различные частоты, сложную форму, амплитуды от единиц милливольт до десятков кмловольт. Даже самые слабые паразитные автоколебания совершенно недопустимы, так как онн не только создают побочные колебания при взаимодействии с основным сигналом на нелинейности тракта, но н искажают основной сигнал и закон полезной модуляции, приводят к излучению паразитных сигналов даже при отсутствии основного сигнала. Мощные паразитные автоколебания могут повредить ЭП, особенно полупроводниковый, вызвать пробой конденсаторов, перегорание дросселей, резисторов, обгорание изоляции и др. В рабочем режмме на входе ГВВ действует сигнал внешнего возбуждения, н генератор становится неавтономной системой.
Проявления неустойчивости в ней осложняются тем, что они зависят от параметров внешнего возбуждения. Например, возникают колебания, когерентные или некогерентиые с основным сигналом внешнего возбуждения, режимы деления частоты, искажения закона модуляции, скачки параметров выходного сигнала при плавных изменениях рабочего режима в процессе настройкм ГВВ, плавное медленное «уползание» режима от заданного (без явных видимых причин) и другие виды неустойчивости. Неавтпномная, совершенно ие имеющая ОС система может быть неустойчивой, если ее энергоемкие параметры (емкости, индуктнвности) периодически или квазипернодически изменяются во времени [5,!]. В таких системах возможны те же проявления неустойчивости, что и в неавтономных системах с ОС, но превалируют когерентные с внешним сигналом автоколебания. Неустойчивость, вызванную только изменением энергоемких параметров, называют параметрической.
Классическим примером такого явления служит неустойчивость состояния нулевой энергии в контуре с потерями при йериодическом изменении его емкости. Если ОС и параметрические эффекты недостаточны для возникновения неустойчивости и автоколебаний, но параметры системы, в том числе и не энергоемкие, непоспэянны, то неустойчивость работы ГВВ проявляется в повышенной нестабильности его функций и параметров выходного сигнала. Причинами нестабильности параметров ГВВ могут быль разнообразные физические и химические процессы.
Плохое качество контактов и конструкций разъемных или подвижных соединений токонесущнх элементов (особенно в цепях токов ВЧ) вызывает износ, нагрев, деформацию, искрение, распыление токопроводящих покрытий, образование окислов, нитридов, ннтерметаллидов и другие электрофизико-химические процессы, приводящие к электрическим шумам и шумовой модуляции выходного сигнала вплоть до отказов.
В мощных высоковольтных каскадах часто возникают тихие, коронные, тлеющие, искровые и даже дуговые разряды, приводящие к шумам и шумовой модуляции, образованию озона, окислов азота, кислот, раз- 259 рушенню изоляции, лакокрасочных н токопроводящнх покрытий, изоляторов. Системы водяного охлаждения и прочие увлажненные детали подвергаются электрохимической коррозии. Маслонаполненные трансформаторы, конденсаторы, линии задержки, фильтры и пр.
подвергаются разрушению прн попадании в масло воды и паров кислот и друпях веществ из воздуха и со стенок сосудов и трубопроводов. Все эти причины и процессы ведут в конечном итоге к нестабильной, с безвозвратными изменениями, т.е. к неустойчивой, с практгческой точки зрения работе всей аппаратуры. На практике встречаются всевозможные сочетания причин и следствий неустойчивости. Главными, наиболее вероятными и трудно устранимыми причинами являются ОС, параметрические явления, износ и старение деталей. В генераторах на электровакуумных приборах основную роль играют паразитные ОС. В.устройствах с реактивными диодами (параметрические усилители, преобразователи, умножители и делители частоты, модуляторы и регуляторы) преобладают параметрические эффекты.
В транзисторных генераторах значительную роль играют и обычные паразитиые электромагнитные ОС, злектротепловая ОС, параметрические эффекты. Реально все дестабилизирующие факторы, как правило, действуют одновременно и могут взаимно усиливать эффекты неустойчивости, Поэтому нужно всегда помнить о всем комплексе причин и применять все доступные меры обеспечения устойчивости.
5.2, ВЛИЯНИЕ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ЛИНЕЙНОЙ И КВАЗИЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМ В ГВВ внутренняя и внешняя ОС всегда существует благодаря межэлектродным емкостям и иидуктивностям выводов ЭП, а также воле~~- стане электромагнитных связей входа н выхода каскада непосредственно иви через общие цепи, например цепи цнтання, цепи измерительных приборов, щели перегородок, металяические детали привода настройки входа и выхода и т:п..В гл. 4 показано, что при достаточно сильной преднамеренно организованной положительной ОС в системе, состоящей из усилительного прибора и колебательного контура, возникают автоколебания.
Рассмотрим условие, при котором ОС не может быть единственной причиной неустойчивости и автоколебаннй. Наиболее изучено влияние ОС на свойства линейных систем 14, ! 1,! 2!. Известно, что комплексная передаточная функция линейного усилителя с одной петлей ОС, состоящего из однонаправленных блоков, И'= К/( ! — К8 ] = К/( ! — Т ) (5.!) 260 где К !ь ([м) — направленная от вход» к выходу комплексная передаточная функция ветви прямой передачи; В = Вфо) — направленная от выхода ко входу комплексная передаточная функция ветви ОС.
Произведение ХВ Тпредставляет собой полную комплексную передаточную функцию разомкнутой петли ОС н называется летаевым усилением илн возярплшын отноиинием. Знаменатель выражения (5.1) является общим для всех функций системы с ОС и называется еоэяратоол разностью. Выражение (5.1) наглядно показывает, что при Т = 1 ОС может вносить сколь угодно большое увеличение модуля передаточной функции.
При Т = 1 система теряет устойчивость. Согласно критерию Найквиста [4, ! 1, ! 2] для того, чтобы линейная автономная смстема с единственной петлей ОС (одннм управляемым генератором), устойчивая прн разомкнугой петле, осталась устойчивой н прн замкнутой петле, необходимо и достаточно, чтобы график Т при изображении его на плоскости с координатами Х = ЕеТ, г = 1ш Т для всех бам~о не охватывал точки (1, О). Если система'неустойчива в разомкнутом состоянии нли имеет несколько управляемых генераторов, то формулировка и применение критерия Найквиста заметно усложняются. При зтом иногда оказывается более удобным использование критериев Рауса, Гурвнца, Михайлова [4,! 1,12[.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
