Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Эти генераторы могут ;;.„использоваться как при синусоидальной форме выходного напряжения, так и при иегармоническнх выходных напряжениях. Для формирования гармонических г".. напряжений в таких генераторах обычно используются различные резонансные конт)ры. Генераторы гармонических сигналов. В генераторах гармонических сигналов цепь положителыюй обратной связи выполняется таким образом, чтобы условие з-, баланса фаз выполнялось на одной единственной частоте, на которой также выполняется условие баланса амплитуд Наиболее распространенными генераторами гармонических сигналов являются генераторы, в которых цепь положительной обратной связи выполнена на последовательных или параллельных резонансных контурах, на фазосдвигаю::,:.щих ЯС- или Яб-цепях. В качестве примера рассмотрим работу генератора на полевом транзисторе с резонансным контуром в цепи стока, изображенного на рис.
23.3 а Режим работы схемы генератора по постоянному току выбирается с помощью :,:. двух источников питания: исгочника питания стока Е, и источника смещения за, ' .твора Еи В схеме использован параллельный колебательпый контур Е„,С„а сопротивление г„. учитывает потери на элементах контура -- катушке нндуктивносгн и емкости. Усилитель генератора выполнен на полевом транзисторе с управляющим б) е„. гн И Рис. 33.3. елена генератора на наневом транзиегвре ~а) и еео алема замещения еб) 239 Раздел 5. Нелинейные эле оьнпае уст йства р-л-переходом.
Положительная обратная связь из цепи стока в цепь затвор~.:. осуществляется через обмотку связи А„., инлуктивно связанную с катушкой 1., ка~(;-'; тура. Поскольку источники питания обеспечивают режим работы схемы по постеа янному току, то при анализе схемы в режиме малого сигнала перемешюго напрв,'~; жения их можно не учитывать (г. е. заменить короткозамкнутыми перемычками)::::- Схема замещения генератора в режиме малого переменного напряжения приведе.;, на на рис. 23.3 б. Пользуясь этой схемой замещения запишем основные уравнения гене';:;- ратора: еэь и,=М~-, ю„= Яи„ Ток стока транзистора )гТ равен ~„., =ь) +~'„, где ди~ )с = С„д,—, а ис=- Г„Г,+2,— „-, откуда дц дч 2 (с=г„.С вЂ” +1. С вЂ” -'. кд к кдр Подставив значение ьь найдем значение тока стока вт д 'Т д'ь 2 ),=~ +г„С вЂ” +У С вЂ”.
=МБ---, е вд кдй д) откуда следует, что (23,4) д2Гь ( г„М5 ) ИГь 1 Введем некоторые обозначения: 1 о~= ~===.-- -- резонансная частота контура без потерь; Н гг мз', и= 2) т,; -)-С) — коэффициент затухания контура. (23.5) .:..':3 .::д Тогда уравнение (23.4) примет вид: И~~; сй, -р+2а--„— +со',с,=О. Решение уравнения (23.5) имеет вид: )с=1„ее 'эгпон, где ш= ~,'(о,'-а' — частота колебаний в контуре. (23.6) где г„—.
ток стока, Б — крутизна полевого транзистора, и„— напряжение ва' ': затворе, М вЂ” взаимная индуктивность; из этих уравнений найдем, что иуь ~,„= ЯМд)-'. Лекция 23. Гене ато ы алек! ических сигналов Из уравнения (23.6) следует, что при а>0 колебания в контуре затухают, а ;-; лрн а<0 -- нарастают. При а=О в контуре устанавливается режим стационарных :: колебаний, определяемый формулой !' „,=Г„из!псу! Таким образом, выполненное рассмотрение показывает, что условие возбуж,'..дения колебаний в контуре можно записать в виде г'С.
о» М= =они. (23Л) Приведенное выше значение коэффициента затухания а можно записать в виде ! ! МЯ! ! СС 2Е, ~1Г С ) 21, !Гк Гни,' з, =,з а и — Ьи ', = и,(Я„--Ьи з) ",,-:- то можно найти приближенную зависимость крутизны от напряжения на затворе: о'(и,) = Яс — Ьи ~, :,:...где Бс — - крутизна при напряжении на затворе, равном нулю График изменения крутизны прн изме'-::.. нении напряжения на затворе приведен на ::. рис. 23.4. Из графика видно, что с ростом ::,напряжения на затворе полевого транзис.' тора крутизна снижается от значения Яс до '' значения Я ,, которое и определяет напряжение иа,„, на затворе в стационарном режиме 0 и„с, и„, Рис.23.4. Зависимосгн крутизны от амплитуды напряжения иа затворс Я,„а=Я; Ьи,'г, 241 ,:: где г„,=МЯ/ф— отрицательное вносимое сопротивление, Если сопротивление потерь в колебательном контуре г, сделать равным отри- 1:."нательному вносимому сопротивлению гво то полное сопротивление контура бу'!', дет равно нулю, т.е.
положительная обратная связь приводит к созданию отрица- ~'-',;гельного вносимого сопротивления г,„. Регулировать отрицательное вносимое со- ~;:нротивление можно различными способами, однако наиболее предпочтительным .'-::,,является изменение крутизны полевого транзистора путем изменения напряжения 'г.' смещения затвора Е,.
При увеличении напряжения смещения на затворе крутизна !". волевого транзистора уменьшается. В стационарном режиме работы генератора установление амплитуды происг: ходит за счет изменения крутизны транзистора с ростом амплитуды колебаний, :;.' Если использовать степенную аппроксимацию зависимости тока стока от напря.-':: жения на затворе Раздюз5. Нелинейные элект оииые ст ойства Отсюда следует: Напряжение на контуре можно найти, если учесть коэффициент трансфорьи-: ции лмЕ,/М: и ='и™ Следует отметить еще одну особенность трансформаторной обратной связи:, используемой в схеме генератора, приведенной на рис.
23.3 а. Однополярные кса--' цы обмоток трансформатора для возбуждения генератора должны быть включеввз таким образом, чтобы любое возмущение колебательной системы приводило х';, появлению сигнала обратной связи, который, складываясь с начальным возмуще-'- нием, увеличивал бы его. Учитывая, что транзистор изменяет полярность сигнала. на противоположную, трансформатор также должен изменять полярность сигна.:: ла, с тем, чтобы полный сдвиг фазы составил 2л. Более совершенная схема генератора с индуктивной обратной связью может,'." быть построена на дифференциальном усилителе, как показано на рис. 23.5, Как к.'; в простейшем генераторе с трансформаторной обратной связью, в схеме имеется::. обмотка обратной связи Т.„., которая включена между базами транзисторов КТ1 и 1'72.
Транзистор КТЗ является генератором тока, который питает дифферевлв-::, альный каскад. Для уменьшения влияния нагрузки на стабильность генерируемьц", колебаний и увеличения нагрузочной способности генератора выходное напряже.':. ние снимается с эмитгерного повторителя, выполненного на транзисторе РТ4.:; Благодаря симметричной схеме','". усилителя на выходе генератора ьЕ„ практически отсутствуют че~- 3 Е1 С, Е2 ЧТ ные гармоники. 'г'Т4 Трехточечные генераторы, Х' Кроме генераторов с трансфор-;, маторной связью широко лри- э меняются схемы, получившие:,' название трехточечных.
В этих схемах учтены два основньгх по'",::!: ~ и,„,„ ложения, которые были установлены ранее; 1) для выполнетз",':Г КТЗ гт4 ~> ния условия баланса фаз напряжения, действующие на затворе (или базе) и стоке (или коллек. Л5 торе), должны быть в противо- фазе; 2) для выполнения балая- И>1 — Е„ са амплитуд к затвору (иля базе) подводится только часть Рнс. 23.5. Схема генератора ня днфференннатььюм напряжения на контуре. Улро*, касталь с трансформаторной обратной связью щепные схемы трехточечных 242 Лекция 23. Гене то ы зпект нческнх сигналов а) Ркс. 23.6. Упрощенные схемы трехтокенккгх генераторов с кндухтнааой (а) н емхосгкоб гб) обратной саяаыо 3Е, б) '-".Ркс; 23.7. Схема емхосгного трехттнгскпо~о генератора на гщпсаом транппсторс га) к ккдукткак трехтокснного генератора ка бкподярпом трапансторе (б) *го 243 у .Ф'- ~," генераторов приведены на рис.
23.б. В схеме индуктивной трехточки Га) колеба!,. тельный контур состоит из двух индуктивностей Е, и Ет, включенных последова":, тельно, и емкости С„. По сути, эта схема идентична схеме с трансформаторной :;,;: 'связью, в которой использовано автотрансформаторное включение катушек Е, и :;:.'2о. В схеме емкостной трехточки вместо трансформаторного делителя использо'.'ван емкостной делитель, состоящий из двух емкостей С, и С,, Для выполнения уаювия баланса фаз противоположные концы контура ! 'включены между стоком и затвором (или между базой и коллектором).
Средняя !:, точка индуктивного или емкостного делителя подключена к истоку (или эмит:;::::Утеру). Полные схемы трехточечных генераторов приведены на рис. 23.7. На !;::рис.23.7а приведена схема трехточечного генератора с емкостным делителем, :;,:.," называемого генератором Колпигца. Выходное напряжение снимается с дополни;.",".тельной выходной обмотки Е„,. На затвор транзистора подается через резистор Лс ) . напряжение смещения, которое выбирается таким образом, чтобы уменьшить ис';:, тажение формы выходного напряжения. На рис. 23.7 б приведена схема индуктивной треха очки, называемой генерато',::",- ром Хартли. Для замыкания средней точки индуктивного делителя с змиттером ::,-' используется конденсатор С„.
Сопротивления тт и тст обеспечивают выбор рабо:, чей точки транзистора по постоянному току Раздел 5. Нелинейные зяект онные ст ойства 32С-генераторы гармонических сигналов. Генераторы с Е,С-контурами нап!ли' широкое применение на высокой частоте, однако их применение на низкой час-:. тоте осложняется низким качеством и болыпими габаритами катушек индуктнв-'.
ности. В связи с этим низкочастотные генераторы обычно используют различные," ЯС-цепи в звеньях положительной обратной связи, Эти ЯС-цепи обычно име!от . квазирезонансные характеристики, со сдвигом фаз между входным и выходным:, напряжениями, равным нулю или !80'. Две такие цепи приведены на рис. 23.8. ', Первая цепь (рис. 23.8 а) состоит из трех фазосдвигающих звеньев, каждое из ко- "' торых обеспечивает сдвиг по фазе на 60'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
