Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е изд., 1977) (1151959), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Рассмотрим механизм явления захватывания частоты в простейшем одпоконтурном автогенераторе с трансформаторной обратной связью при последовательном включении независимого источника э. д. с. в цепь база †эмитт (рис. 9.30). Следует подчеркнуть, что такая схема выбрана только для определенности рассуждений.
С точки же зрения установления общих соотношений вид схемы автогенератора и способ введения вынуждающей э. д. с. принципиального значения не имеют. Частоту генерации (в отсутствие внешней э д. с.) приравняем резонансной частоте контура «ор — - 1/)/ЬС, Рассмотрим сначала баланс фаз в автогенсраторе, находящемся под действием внешней э. д. с.
е (1) = е соз («ог + Во), в пРедположении, что имеет место стационарный режим захватывания, т. е. генерируемая частота «о, равна частоте «о, отличной от резонансной частоты контура «ор. При этом амплитуду Е будем считать настолько малой, что все основные параметры автоколебания — амплитуда первой гармоники коллекторного тока l,, амплитуда папрюкения на контуре У„и амплитуда напряжения обратной связи ӄ— останутся такими же, как и в отсутствие внешнего воздействия.
Иными словами, влияние внешнего воздействия проявляется только в изменении фазовых соотношений в автогенераторе. До включения источника внешней э. д. с. эти соотношения характеризуются векторной диаграммой, показанной на рис. 9.31, а. Ток 1т в фазе с напряжением Юиз = $)„, а напряжение 1)и в фазе с током 1, (напряжение на контуре отсчитывается от эмиттера к коллектору).
Исходная фаза тока 1, выбрана произвольно, так как в автогенераторе фаза автоколебания зависит от начальных условий запуска. После включения внешней э. д. с. а (г) = Е соз гаг (начальная зх заз'= 9 Рис. 9.30. Автогенератор с синкроггпзируюгцнм источником э. д. с. в цепи база-эмиттер. Рис. 9.3П Векторные диаграммы наприжений и тока в автогенераторе: а — без виешиего жииеаетвии; б — в режиме захватываиии частоты, фаза О„приравнена нулю) н установления стационарного режима диаграмма примет вид, показанный на рис.
9.31, б. Прн построении этой диаграммы учтены следующие условия: а) между током 1, и напряжением 1)и имеется фазовый сдвиг гр„зависящий от расстройки контура по отношению к генерируемой частоте от. Принимая для определенности, что го( гор, приходим к выводу, что вектор 1)и должен опережать вектор 1, на угол (9.бО) ыр где Я вЂ” добротность контура; б) ток 1, находится в фазе с результирующим напряжением 1)бв в) напряжение обратной связи 1)„, связанное с напряжением контура 1)„соотношением 1)ос = ЛЛ/„/т'., не зависит от частоты. Поэтому направления векторов 1)ос и 1т„совпадают. Из диаграммы видно, что нарушение фазового баланса автогене.
ратора в коллекторной цепи на угол гр, (в сторону опережения) из-за РасстРойки колебательного контУРа (пРи го ( гар) компенсиуется тем, что в цепи база — эмиттер результирующее напряжение бв сдвинуто на угол гр, в сторону отставания относительно 1)„- Когда го~ гор, фазовый сдвиг в коллекторной цепи является запаздывающим, а в цепи база — эмиттер — опережающим. Из условий б) и в) а такнсе непосредственно из диаграммы' на рис. 9,31, б вытекает следующее равенство: з!и бр, = Е сйп брн/(/а,„ (9.61) где бр„— фазовый сдвиг между Е и $)н. Итак, если режим захватывания действительно существует, то одновременно выполняются равенства (9.60) и (9.61).
Используя оговоренное условие малости Е по сравнению с 1/„, можно считать (/а, ж (/„, з(п гРР гРР (Е/(/аб) з!п УРн (Е/(/ос) 3!и ггк. (9 62) Малость угла гр, позволяет также и в выражении (9.60) заменить тангенс его аргументом: 1а гр, ж гр, = 2 (от — в3р) Д/о3р, (9.63) Приравнивая правые части последних двух выражений, приходим к следующему важному соотношению: 2 (ОЗ вЂ” Гвр)/а3р — — (Е/(/ов) 5ИГ Гр„(1/ф, (9.64) Из этого соотношения следует, что при заданной разности частот ву и о3р сдвиг фазы напряжения 1)„относительно синхропизирующе колебания равен Г2 (еУ вЂ” вбр) У2/вр и/г/ Соотношения (9.64) и (9.66) имеют смысл при условии, что абсо- лютнаЯ величина РасстРойки (го — обр( не пРевышает некотоРой предельной величины, при которой ~з|п грн~ = 1.
Из физических соображений очевидно, что эти предельные величины ~ ы — гор !м,„, соответствуют границам полосы захватываиия. Подставляя в уравнение (9,64) з! и бр„= ~ 1, находим полную относительную ширину полосы захватываиия в виде 232увмвуус й!ву бвр!мява !У л 2! !У ! 2! !г Н 1г! (9 66 Итак, полоса захватывания пропорциональна отношению амплитуды внешней э. д. с.
к амплитуде колебаний свободного автогенератора и затуханию контура г( = 1/Я. В тех случаях, когда внешняя э. д. с. вводится непосредственно в колебательный контур автогенератора, выражению для полосы захватываиия можно придать несколько иной вид. Рассмотрим в качестве примера схему генератора с контуром в цепи база — эмиттер УР . 2.32). С М*УР, Р г Р РМ б- РУРУ РР"* ""Р" "Р положення вектора гь после чего вса анаграмма должна быть повернута на "'"'л прн котором положение вектора Е соответствуег заданной начальной Фазе йб внепуней е. д с. ратной связи учтено генератором э. д. с. асс, изображена иа рис. 9.33. В отсутствие постороннего воздействия амплитуда (уаа СВЯЗаиа С 0„СООтНОШЕНИЕМ Обе = УссЯ.
Подставляя это соотношение в формулу (9.66), получаем 2аымаис Еу(7 (9.671 Ор Аналогично можно показать, что при введении. выиуждаюшей э. д. с. в коллекториый колебательный контур получится соотноше- ние 2агсмекс Еуц (9.68) с1в где Уа — амплитуда напряжения на контуре свободного автогенератора. Нетрудно заметить, что отсутствие в формулах (9.67) и (9 68! величины Я объясняется тем, что постороннее воздействие оценивается э.
д. с., вводимой последовательно в контур, а режим свободного автогенератора — напряжением, действующим па реактивном элементе контура. Если же оба напряжения определять одинаково: либо на реактивном элементе, либо как э. д. с., вводимую в контур последовательно, то независимо от схемы полосы захватывания будут определяться выражением вида (9.66). Рис, 9.33. Сиена замещения контура к рис. 9.32.
Рнс. 9.32. Включение сиикронизирующего источника з. Л. с. в колебателвный контур автогенератора. Вне полосы захватывания частота генератора щг несколько отличается от частоты свободного автогенератора щр, и лишь при большой расстройке частот та и щр можно считать га, -м озр. Отклонение со„от гор возрастает по мере приближения к границам области захватывайия. Если, изменяя частоту оз вынуждающей э.
д. о. (при неизменной амплитуде), измерять частоту биений, то можно построить график, представленный на рис. 9.34, а сплошной линией.Штриховой линией показан ход изменения частоты биений при сложении колебаний от двух независимых источников". одного с частотой го, = тар — — сопз( и другого с изменяющейся частотой го.
То обстоятельство, что сплошная линия идет ниже штриховой, объясняется уже отмеченным в начале данного параграфа фактом «подтягивания» частоты автогенератора м, к частоте внешней э, д с. а. В полосе захватывания, где частота го, полностью совпадает с частотой щ, биения отсутствуют. «г гу рис 9.34, Зависимости частоты биеиий (ыг — ы) (а) и генерируемой частоты ы» (о) от частоты сиихроииаирующего источника. График зависимости генерируемой частоты юа от частоты ю вынуждающей э. д.
с. представлен (в ином масштабе частот) на рис. 9.34, б. ЭЗ2. УГЛОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ В АВТОГЕНЕРАТОРЕ В автогеиераторах, работающих на частотах не выше несколь- ких десятков мегагерц, широко используются методы угловой мо- дуляции, основанные на прямом изменении резонансной частоты ко- лебате ыюй цепи генератора изменением емкости или иидуктивно- сти контура. Так как резонансная частота колебательного контура непосредственно определяет частоту генерации, то под угловой мо- дуляцией в автогенераторе будем подразумевать часпютиую модуля- цию. Существует ряд способов управления резонансной частотой ко- лебательной цепи: электронные, электромагнитные и др.
Выбор того или иного способа зависит от основных параметров модуляции: относительного изменения частоты Лю/юр и скорости изменения ча- стоты. Последний параметр характеризуется спектром модулирую- щего сигнала. При медленной модуляции (низкие частоты) широко применяются такие способы, как изменение индуктивности катушки путем изменения тока, подмагничивающего сердечник катушки, н др. Если спектр сообщения содержит относительно высокие ча- стоты, то приходится прибегать к безынерционным способам управ- ления емкостью или индуктивностью контура. Широко распространенным способом электронного управления Резонансной частотой колебательного контура является подключе- ние к контуру варикапа — полупроводникового диода (р — п-переход), емкость которого зависит от напряжения, приложенного в направ- лении запирания перехода.
упрощенная схема автогенератора с ва- Рикапом изображена на рис. 9.35, а. Разделительный конденсатор ер, С пРеграждает путь в контур постоянному току от источника э. д. с. в. используемого для установления рабочей точки на вольт-фа- Радиой характеристике варикапа. Конденсатор Ср необходим также для устранения короткого замыкания источника модулирующего сигнала еа (т) на относительно небольшую индуктивность Е„контура. Блокировочный дроссель В р преграждает путь высокочастотному току от автогенератора в источник э. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
