Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е изд., 1977) (1151959), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Характер изменения огибающей А (г)/Аэт при нескольких значениях параметра л = А„/Аэ показан на рис. 9.18. Из выражения (9.43) и рис. 9.18 видно, что время установления стационарной амплитуды существенно зависит от начальной амплитуды, т. е. от начальных условий запуска. Это имеет важное значение для генераторов, работающих в импульсном режиме. Подставляя это выражение в (9.38), получаем иэк (11 — соз (озэб+8э), (9А4) 1.з (лэ 1 1э 1)е ! экэ! где 8, — начальная фаза, зависящая от условий запуска генератора. Как правило, А„/Аэ ~) 1.
Поэтому при малых значениях 2 (а„,„(Г знаменатель В заключение отметим, что для удовлетворительного описания процесса установления колебаний при жестком режиме самовозбуждення требуется удержание в полнноме (8.8) по крайней мере еше и пятой степени. за. Автогенердторы с ВнутРеннЕЙ ОБРАтнОЙ сВязью где у — угол наклона касатель- и ииий' и ной к кривой ( = )'(и) в рабочей точке (/еАналогичной получается ха- я) б рактеристика тетрода при сильно выраженном динатроином эффекте (рис. 9.19, б). При подключении электронного прибора с подобными вольтамперными характеристиками к колебательной цепи можно осуществить генерацию высокочастотных колебаний.
При этом получается автогенератор с в н у тренней обратной связью. На рис. 920,пизображена схема динатронного генератора, в которой в качестве отрицательного сопротивления используется тетрод. Как видно, в этой схеме нет специальных элементов для создания обратной связи. Отрицательный характер сопротивления лампы достигается установкой рабочей точки на падающем участке характеристики (рис. 9.19, б).
Для этого на анод подается напряжение титания Е„, меньшее, чем на экранируюшую сетку. Эквиваленттая схема контура, шунтированного отрицательным сопротивлением Рис. 9Л9, Вольт-имперные хкриктсристнки туннельного диода (а) и тетрола с дннатроиным эффектом (о), при которых возможна ревлизапня отрипательного сопротивления. При рассмотрении механизма возникновения колебаний в авто- генераторе (см. 5 9.2) мы встретились с понятием отрицательного сопротивлении, вносимого в колебательный контур при яадлежащем выборе фазы обратной связи. При этом в соответствии с обобщен. иой схемой автоколебательной системы (см.
рис. 9!) имелась в виду внешняя обратная связь. Существуют, однако, некоторые электронные приборы, которые позволяют получить отрицательное сопротивление за счет падагоп(нх участков вольт-амперной характеристики без введения в схему специальных элементов обратной связи. К такиги приборам относятся, например, туннельный диод и обычные тетроды и пентоды прн соответствуюшем подборе напряжений на электродах. На рис.
9.19, а показана вольт-амперная характеристика туннельного диода, представляющая зависимость прямого тока диода от положительного напряжения смещения. На падающем участке а — б дифференциальное сопротивление диода отрицательно: )с- =- би/с(г'=с(й у, или (Л !~ ' =ка,=РФ=д1го,С, гС (9 46) где !)г .
! — абсолютная величина отрицательного сопротивления; Е,р — резонансное сопротивление контура; (;) — добротность; р = )ГЕ/С вЂ” характеристическое сопротивление контура; Когда сопротивление (Й ), зависящее от амплитуды колебания (при переходе на нелинейную часть характеристики лампы), увеличится до ! Й- (('а) ! ~ар~ (9.47) в автогенераторе установится стационарная амплитуда колебаний.
Режим устойчив, если в точке пересечения горизонтали кривая !)х (К,)! имеет положительный наклон (рис. 9.21). Все, что в предыдущих параграфах было сказано о характере нелинейной зависимости средней крутизны от амплитуды управляющего напряжения, в данном случае можно распространить на характер зависимости величины, обратной !Й ), от напрюкения ()а. Из-за недостаточной устойчивости динатронного эффекта и низких энергетических качеств динатронные генераторы применяются довольно редко.
Значительно ббльшее распространение получили К, изображена на рис. 9.20, б По отношению к этому сопротивлению иа рассматривается как электродвижушая сила, так что ток )а и напряжение иа связаны соотношением 1, = маl)т' . Рассматривая, как и в 9 9.2, начальный этап возникновения колебаний (малые амплитуды), исходим из уравнений, аналогичных уравнениям (9.4) — (9.5), с тем м — ра лишь отличием, что первое урав- нение (9.4) запишем в виде !й аа Й. + (С = — (а. "а Учитывая далее приведенное выше выражение г', = и,И и й используя третье'уравнение си- Цф~ сан стемы (9.
4), получаем вместо (9.8) Е следующее линейное дифференпиальное уравнение." ар гр гргь г 1 гьь —,+( — + — ) — + бГа Ь СЛ Дг Рис. 9.20. динатронныа генератор (а) и его схема замещении (б) -)- +~~ )с=О (9-45) ДС Для того чтобы амплитуда колебания нарастала, коэффициент при первой производной должен быть отрицательным. Отсюда получается условие возникновения колебаний в виде генераторы на туннельном диоде (рис. 9.22).
Блокировочиые дроссель (-о„и конденсатор Со (Сол =-> Со) защищают цепь постоянного тока от тока высокой частоты; Со — собственная емкость диода; г„— сопротивление потерь в кристалле и в элементах контура. Преимуществом туннельного диода является весьма малое по аб= солютиой величине отрицательное сопротивление ( 10 — 100 Ом). Несмотря на относительную большую собственную емкость диода (несколько десятков пикофарад), условие самовозбуждения (9.46) выполияетси в весьма широком диапазоне частот, вплоть до СВЧ. Фсг Со Рнс.
9,2Е К определенню стапнонар- Рнс. 9.22. Генератор на туннельном ной амплитуды автонолебання в гене- диоде. раторе с внутренней обратной связью. Тнн, например, при добротности контура, составленного из индуктивности й и собственной емкости диода С, = 50 пФ (9=50), при [)с [ = 500м предельная частота генерации будет )„,„,яо ж Ф2я% !С ж 3 ° 1Оо Гц = 3000 МГц. 9. й.
АВТОГЕНЕРАТОР С ЛИНИЕЙ ЗАДЕРЖКИ В КЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ Пусть имеется автогенератор с избирательной нагрузкой и линией задержки в кольце обратной связи. Подобный генератор можно представить в виде обобщенной схемы (рис. 9.23), аналогичной схеме на рис. 9.1. Рассматривая линию задержки как идеальный четырехполюсник с передаточной функцией е — ' г, мы можем представить линейную часть схемы, состоящую из колебательного контура и задержки Т, в виде одного четырехполюсника обратной связи с передаточной функцией 14„[1(со — сов)[=К„(со — сор)е'~~е — ' т =К,се сев, (9.48) где ʄ— модуль передаточной функции колебательного контура, обладающего резонансной частотой ото, ср„— фазовая характеристика контура.
В полосе прозрачности контура можно считать, что ср„— (со — сов) его где т„— постоянная времени контура. Введение в схему линии задержки не изменяет модуля передаточной функции, но существенно влияет на результирующую фазовую характеристику срв — — — (со — соо) т„— соТ. (9.49) При достаточно большой задержке Т наклон результирующей фазовой характеристики определяется в основном слагаемым соТ, причем может оказаться, что в полосе прозрачности колебательной цепи изменение сра достигает значительной величины, превышавшей несколько полных оборотов 2п. Подобный случай изображен на рис.
9.24, на котором со „со м со,, со„... обозначают частоты, лежащие в полосе прозрачности контура, при которых ординаты фазовой характеристики фа равны п2п, где и — целое число. Так как при указанных частотах выполняется баланс фаз и амплитуд (см. 5 9.3), то каждая из них может являться частотой автогенерации. Введение в кольцо обратной связи достаточно большой за- и„а'кз г — — — -- — — — — — — — -~ зис. 9.23. Автогеиератор с линией задержки в цели обратиоа связи.
держки придает системе ясного«астогпный характер. Роль колебательного контура при этом сводится лишь к ограничению числа частот, на которых обеспечивается усиление, необходимое для авто- генерации. Возникает вопрос„могут ли одновременно устойчиво существовать несколько автоколебаний с различными частотами. Ответ на него зависит от таких факторов, как число частот в полосе прозрачности контура, при которых выполняется фазовый баланс, форма амплитудно-частотной характеристики избирательной нагрузки, режим самовозбуждения (мягкий или жесткий) и некоторых других, Рассмотрим сначала случай, когда в полосе прозрачности одиночного колебательного контура имеется всего лишь две частоты, на которых возможна генерация: со, и сов.
Это означает, что в полосе 2бсов = 2)т„(т„— постоянная времени контура) набег фазы в линии задержки Т близок к 2п, т. е. 2ЬгааТ ж 2п или Т ж и/Лав ж пта Примерное расположение го, и соз на оси частот показано на рис. 9.25. Через Е, и Е, обозначены амплитуды колебаний с указанными частотами в какой-то момент времени после запуска генератора с мягким режимом возбуждения.
При циклическом обходе замкнутого кольца обратной связи при каждом прохождении через нелинейный элемент соотношение между амплитудами Е, и Е, будет изменяться в пользу Е,. С аналогичной ситуацией мы имели дело при рассмотрении подавления слабого сигнала в амплитудном ограничителе в 9 8.9. В итоге колебание с частотой гоз полностью подавляется и в системе остается всего лишь одно колебание с частотой го„для которого начальные условия при запуске более благоприятны. Иначе обстоит дело в автогеиераторе с жестким режимом само- возбуждения, когда при запуске для установления автоколебаний требуется посторонний источник колебаний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
