Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е изд., 1977) (1151959), страница 64
Текст из файла (страница 64)
с еп (г). На схеме замещения колебательной цепи автогенератора (Рис. 9.36, б) Се обозначает среднюю емкость варикапа (в отсутствие модулирукхпего напряжения еа (()1, а ЛС (г) — вариацию емкости, пропоршюнальную напряжению еа (г). Сопротивление перехода обозначено Д, а объемное сопротивление толщи полупроводника — г. рис. 9.35. Аатогеиератор с частотной модуляцией при помощи аарикапа (а) и схема замещения колебательной цепи (б). При заданных значениях средней частоты сае и частотного отклонения Лсе требуемое изменение емкости ЛС нетрудно найти с помощью очевидных соотношений сот= 1( (г Е.„С,, озе + Лта ус~~ — „,-а та~и~-*ос аь, ~/1+ЛС)Сяа где Саа = С„+ Се — средняя емкость контура.
Разделив последнее выражение на сое, получим )~ л~~=цЛ +ьс~с, откуда ЬС йа е)еь+ (Асе)ме)а (9.69) Се (1+ Ьм(ме)т В общем случае требуемое относительное изменение емкости ."вязано с заданным относительным изменением частоты нелинейной зависимостью (9.69). Однако необходимость использования этого юотношения возникает лишь при очень глубокой частотной модуаяции. В ряде применений частотной модуляции относительное изченение частоты весьма невелико. Например, при передаче рея~~ 1 мУзыки на УКВ величина Ьсо/соа не пРевышает нескольких долей процента. В подобных случаях выражение (9.69) можно упростить, если пренебрегать величиной Лсо/гаа по сравнению с единицей: ЛС(Са — 2йго/го а (9.
70) Таким образом, при малых относительных изменениях Лг» и йС связаны линейными соотношениями и для получения линейной частотной модуляции емкость нужно изменять по закону функции еа (1). Недостатком варикапа как частотного модулятора является зависимость сопротивления перехода )с' (рис. 9.35, б) от амплитуды внешнего напряжения. При относительно глубокой частотной модуляции, требующей значительных амплитуд модулирующего напряженна, эта зависимость приводит к существенному изменению вносимого в контур автогенератора затухания и в конечном счете к паразитной амплитудной модуляции. зла. лс-гиннрйторы Генераторы с колебательным ЬС-контуром эффективны для получения высокочастотных колебаний.
Для генерирования же низких (звуковых) частот они неудобны из-за конструктивных недостатков (колебательный контур получается слишком громоздким и трудно перестраиваемым). В связи с этим для получения гармонических колебаний в диапазоне от нескольких герц до нескольких десятков килогерц широко распространены, особенно в измерительной технике, так называемые ЯС-генераторы. Рнс. цвб. Оанонаскаиный аараант ЙС.генератора. Два из возможных вариантов схемы РС-генератора представлены на рис. 9.36 и 9.38. Отличие этих генераторов от ~.С-генератора заключается в том, что вместо усилителя а колебательным контуром здесь применен резнстивный усилитель, а обратная связь осуществляется при помощи специального четырехполюсника, составленного из резисторов и конденсаторов.
Рассмотрим сначала вариант схемы, представленный на рис. 9.36. Вта схема соответствует усилителю со сдвигом фазы напряжения а)а на 180' относительно Ц (например, однокаскадный транзисторный усилитель о общим эмиттером). Для получения генерации на заданной частоте необходимо, чтобы сумма фазовых сдвигов при обходе замкнутого кольца обратной связи равнялась 2я и, кроме того, чтобы коэффициент усиления Кт являлся величиной, обратной Кое (см. формулу (9.3)1. Следовательно, обведенный на рис.
9.36 штриховой линией четырехполюсник обратной связи должен обеспечивать дополнительный сдвиг фазы на 180'. Рнс. 9.37. АЧХ н ФЧХ четмрехнохгосннна обратной свнзн в схеме на рнс 9.3б Нетрудно выявить требования, предъявляемые к элементам этого четырехполюсника.
Придерживаясь обозначений рис. 9.36, составляем систему уравнений Я + !/йоС) 1, — (1ЕЕтоС) 1, = 1)„ — (1ЕЕоэС) 1,-)- ()1 + 2ЕЕаС) 1 — (1ЕЕтоС)1„= О, (9.71) — (1ЕЕаС) 1, .;- ()1 + 2ЕЕыС) 1е = О„ Решая эту систему, находим — 0 хЕмС 13 (аис)е — 1~-)-' 1(мЕЕС)е — бмЛС1 Так как напряжение на выходе четырехполюсника обратной связи (отсчитываемое по направлению тока 1х) равно 1еЕ(отС, то коэффициент обратной связи К,м((в) = 1еимС 1 Е !4Рое ™1 ох 1б(ммС)т — 1)+11(емтС)е — бмЛС1 (9.72) Аргумент и модуль функции К, (Еы) представлены на рис.
9,31. Из выражения (9. 72) следует, что фазовый сдвиг 180' получается при частоте, отвечающей условию вРС 1(аРС)а — 61 = О, Следовательно, генерация возможна на частоте ы„= к'6/РС. (9.73) Между модулем и аргументом передаточной функции рассматриваемого четырехполюсника существует однозначная связь.
Подставляя найденное значение со„в выражение (9.72), находим модуль к„(,) = 18 (аь |С)а- (1 89 Итак, произведение РС определяет частоту генерации и одновременно величину коэффициента обратной связи. Это означает, что показанный на рис, 9.36 усилитель должен обеспечивать усиление„ не меньшее Кт «» 17Коа При разбиении произведения РС на множители имеется значительная свобода, облегчающая выбор удобных величин Р и С, Необходимо лишь обеспечивать условие Р:и Р„, где Є— резистор нагрузки усилителя, так как только при этом условии усиление К не зависит от величины Р, Рис.
9,38. Лвтхкаскааиыа вариант РС-генера- тора, Ступенчатое изменение частоты генератора в широком диапазоне осуществляется с помощью набора переключаемых резисторов и коденсаторов, а плавная настройка в каждом из поддиапазонов— с помощью конденсаторов переменной емкости. На рис. 9.38 изображена схема иного варианта РС-генератора, в котором необходимый для генерации баланс фаз обеспечивается в самом усилителе, например, применением двух каскадов, каждый из которых поворачивает фазу на 180'.
Назначение же вспомогательной цепи вп Сп г„Са заключается в том, чтобы по возможности сузить полосу частот, в которой обеспечивается баланс фаз. Для определения соотношений между элементами гв С„гв С, исходим из передаточной функции четырехполюсннка обратной связи: К„(ио) = го//го Со го+1/св о [г1 + 1/свСл) + го/)вСо 1 + гл/го+ Со/ Сл+ ~ (вСо гл 1/вСл го) го+1/ Со (9.74) В данном случае частота на которой возможна генерация, определяется условием согСо)л — 1/аг Сгго = О, откуда а„= 1/'$'г, С, г, С, = 1/)' т, ло, (9.75) где т, н то — постоянные времени цепей соответственно г,, С, иг.
С,. Обычно применяются одинаковые резисторы (г, = г,) и конденсаторы (С, = С,). При атом т, = т, = т, частота генерации а, = = 1/т, и выражение (9.74) принимает вил К ()а) = — К (а) е'ооо' ', З+ ' (в/во — „/в) где Кос (го) = 1 ; ~ро, (а) = — агс16 (1/3)(а/а„— а /а). 3. 9-(~-~ [~~ /~о Графики модуля и аргумента функции К„(/а) при выбранных параметрах представлены на рис. 9.39. Существенно, что на любой частоте генерации Ко, (а,) = '/о = сопз1. Независимость Кос (о)г) от частоты а„обеспечивающая неизменность режима работы генератора во всем частотном диапазоне, подтверждает целесообразность выбора г, = гв С, = Со.
При С, = С, упрощается, кроме того, конструкция спаренного конденсатора переменной емкости, испольэуемого для плавной перестройки генератора. Преимуществом рассматриваемой схемы перед схемой, показанной на рис. 9.36, является такиге меньшее число перестраиваемых лчементов. Существуют и другие разновидности схем /7С-генераторов, он)ако приведенных примеров достаточно для уяснения принципа по'троения автогенераторов с апериодическими цепями негрузин ) обратной связи.
К качеству конденсаторов и резисторов, входящих з четыреххляюсник обратной связи любого /7С-генератора, необходимо предъявлять жесткие требования, так как нестабильность Й или С при изменении температуры приводит к изменению частоты генератора. Конденсаторы должны иметь высокое сопротивление изоляции (малую утечку), так как в противном случае в области очень низких частот шунтирующее действие утечки будет влиять на фазовые соотношения в четырехполюсиике. Остановимся на некоторых особенностях механизма ограничения амплитуды автоколебания в тсС-генераторе. Этот вопрос тесно связан с вопросом о форме генерируемых колебаний, Рис, 9.39 АЧХ и ФЧХ четмрсхнолятсника обратной связи в схеме на рнс.
9.39. В рассмотренных ранее ЕС-авгогенераторах ограничение получается благодаря уменьшению крутизны З,р при увеличении амплитуды колебаний; стационарный режим наступает, когда коэффициент усиления уменьшается до величины Кт =- 1/Кое. Однако в данном случае нельзя допускать установления значительной амплитуды, так как это неизбежно приведет к искажению формы генерируемых колебаний за счет появления гармоник тока. В отличие от генераторов с колебательным контуром в )тС-генераторах отсутствует достаточно сильная фильтрация высших гармоник. Таким образом, получается противоречие между требованием неискаженной формы колебаний 1малые амплитуды) и требованием надежного ограничения 1большие амплитуды). Лля устранения этого противоречия в )сС-генераторы обычно вводят инерционную нелинейность а виде терморезистора, сопротивление которого изменяет свою величину в зависимости от степени нагрева проходящим через него током.
В качестве терморезистора может быть использована обыкно- венная лампочка накаливания. Включение терморезистора показано на рис. 9.36 и 9.38. Подразумевается, что обратная связь, обусловленная введением в схему 1гь является отрицательной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
