Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Для генерации необходимо, чтобы мост Вина имел коэффициент передачи р=У,„/Уев=1)К н не вносил фазового сдвига. Коэффициент усиления К двухкаскадного усилителя равен нескольким сотням и тысячам, поэтому. значение коэффициента р, достаточное для генерации, очень мало и усилитель может генерировать вблизи баланса иоста.
Баланс же моста имеет место при выполнения равенства 21йт=2х)тз. Если сопротивления )си и )т4 выбраны из условия баланса моста, то разбалансировка, обеспечивающая генерацию, достигается за счет небольшого увеличения сопротивления )ти или умеиыпения сопротивления Йм Зля цепи, образующей 7, и Ят моста (см. рис. !3.2б), фазовый сдвиг между напряжениями У, и Ут равен нулю, если отношение и,(и, = г,) (Л, +2,) — положительное вещественное число.
Так как Л1= (21!еюп Ли= =)х,и(емт, то Гтт (ст)е'т' )Л,(е'т' Ч-!сс(е'т' Нетрудно видеть, что прн пч=грт отношение Сгт/У, вещественно. Следовательно, фазовый сдвиг между У, и Ух равен нулю, если ф1= срг. Лля Л, имеем !п~р,=Х~Я~= — (ыС,Й,)-', !йори можно найти из следующего выражения: г,=г,(1-!.С,Л,Д1+ (,.С,Л,) 1, отсюда !о ~ре= — ыСх!ти. ХО Зииет Следовательно, частота ото, для которой тр~ = грл, определяется из условия (птоСД1) '=-отать Таким образом, ото= (Л,С,ЛтСх) Ы'. (13.56) Сопротивления и емкости удобно выбрать равными; ~~ =)7х=)7; (13,57) С=С=С, (13.58) Рнс. !З 27. Схема КС-генератора с .мостом Вана с операционным усилителем В этом частном случае: (13.59) (! 3.60) ото = 1/)гС; ~р ~ = гре = — 45'; Л,/г =1/2; и,/и, =Л,/(2, +г,) = 1/3.
(13.61) Следовательно, баланс моста достигается при )тай 4 ~1/~е Частный случай, когда С~=Се=С, )7~=-Ят=)7, особенно удобен при перестройке генератора. Для этого можно применять двух- секционный блок переменных конденсаторов с общим ротором, который, однако, нельзя заземлять. Схема генератора с мостом Вина с операционным усилителем показана на рис.
13.27. В схемах на рис. 13.26 и 13.27 имеются положительная обратная связь, необходимая для автогенерации, н автоматически регулируемая отрицательная обратная связь. Как указано выше, коэффициент передачи усилителя К»1, поэтому коэффициент обратной связи ()= 1/К~ !. При наличии положительной и отрицательной обратной связи Ы мх К Напряжение отрицательной обратной связи пропорционально амплитуде выходного напряжения.
В схеме на рис. 13.26 напряжение отрицательной обратной связи увеличивается вследствие увеличения сопротивления лампы тс4 при нагреве за счет протекания через нее части выходного тока, пропорционального напряжению на выходе. В схеме на рис. !3.27 наяряженне отрицательной обратной связи пропорционально выходному напряжению, выпрямленному диодом И!2, когда это напряжение больше порогового напряжения диода И)1.
В качестве регулируемого сопротивления исполь- зуется 'полевой транзистор, увеличивающий сопротивление сток— исток при увеличении отрицательного напряжения на затворе. При возникновении колебаний 8К) 1. Если применяется автоматически регулируемая отрицательная обратная связь, то равенство 8К=1 выполняется за счет автоматического уменьшении р. Если регулируемой отрицательной обратной связи нет, то это равенство выполняется при заходе колебаний в нелинейные области амплитудной характеристики усилителя и уменьшении К. Генерируемые колебания близки к синусоидальным при автоматически регулируемой отрицательной обратной связи и сильно отличаются от них при отсутствии такой регулировки. В )(С-генераторах с мостом Вина можно применять биполярные транзисторы.
В )гС-генераторе на биполярных транзисторах кроме двухкаскадного резисторного усилителя с включением транзисторов по схеме в ОЭ между мостом Вина и входом усилителя включают эмнттерный повторитель, чтобы не нагружать мост Вина малым входным сопротивлением транзисторного усилителя. При перестройке ЯС-генераторов получается значительно большее перекрытие диапазона, в отличие от того, которое может быть достигнуто в Е,С-генераторах.
В ЯС-генераторе коэффициент перекрытия диапазона йд=1гпах11ппп= Сгпах1Сппп, тогда как в 1.С-генераторе ад = Ьах~7ппп = )1 Сепах) Схвати. Например, при Ствах=.500 пФ, Сспм=50 пФ у )гС-генератора йд= =10, а у (С йд=З. Перестраиваемые генераторы колебаний звуковых частот строят либо по схеме )гС-генератора с мостом Вина, либо по схеме на биениях. Перестраиваемые генераторы звуковых частот на биениях (рис. 13.28) могут перекрывать очень большой диапазон частот.
Они имеют относительную стабильность частоты на верхних частотах примерно такую же, как и (сС-генераторы, но на самых нижних частотах их стабильность на несколько порядков хуже, чем у ЯС-генераторов. В самом деле, частота биений слеДовательно, Л1д=Л)~ппЛ1ь Таким обРазом, относительнаЯ нестабильность Л)дДд= (Л)~+Л)х) ((~ — )х). При малой частоте биений относительная нестабильность очень велика. Поэтому в настоящее т. тдд - ггт«Гч Рис. 13.28. Схема перестранваемого генератора ввухввых частот па биениях 20' 307 время чаще применяются перестраиваемые /гС-генераторы звуковых частот.
Эквивалентная добротность моста Вина в ЯС-генераторе. Как известно, в генераторе с колебательным /.С-контуром фазовый сдвиг в усилительном элементе компенсируется фазовым сдвигом в колебательном контуре. Это вытекает из условия баланса фаз в генераторе. Известно также, что колебательный контур создает при малой расстройке Лпв фазовый сдвиг Л~р=2О(б,а/ич). Сначала сравним мост Вина и колебательный контур в отношении способности поддерживать частоту генерируемых колебаний.
Для моста Вина 6,,=3,/(3,+3,) =1/(3+1/) СЯ+) СД), откуда 1д<р=2(1!3) (А~о>/ыс), где ы0=1/С/г. Сравнивая это с выражением для фазового сдвига в колебательном контуре 1йд= =29 (А~в/ы0), получаем, что мост Вина как бы имеет эквивалентную добротность Я„= 1/3. (13.62) Теперь определим эквивалентную добротность моста Вина в генераторе. Усилитель в генераторе кроме положительной обратной связи через цепь 333, охвачен отрицательной обратной связью. Коэффициент отрицательной обратной связи 6< 1= 1/3. Относительная нестабильность усилителя с обратной связью ЬК'/К'= (ЬК~/К)/(1 — 6К), или АК'/К'= (ЛК/К)/(1+К/3) = = (ЛК/К)/(К/3). Следовательно, фазовый сдвиг в усилителе с отрицательной обратной связью А~р = А„/(К/3), (13.63) где Л~р — фазовый сдвиг в усилителе без обратной связи.
Отсюда получаем, что эквивалентная добротность моста Вина в генераторе 1, = Я,в(К/3) = (1/3) (К/3) = К/9. (13.64) 13.13. ГЕНЕРАТОРЫ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ Как следует из схемы транзисторного генератора с внешним возбуждением (рис. 13.29), на базу не подается постоянное напряжение. Поэтому коллекторный ток течет только при'достаточно большом напряжении на входе, превышающим пороговое напряжение (/ва транзистора. Коллекторный ток имеет вид косинусоидальных импульсов. Их угол отсечки зависит -от соотношения между амплитудой напряжения на базе и пороговым напряжением отпирания транзистора (/вэ=0,50 В для кремниевых транзисторов.
303 . 1 Рис. !3.29. Схема транзисторного генератора с иаенгвиы возбуждением в азххх т Рис. 13.30. Коэффициенты ко- синусоидального иыиульса На рис. 13.30 показано изменение коффициентов косинусоидального импульса при изменении угла отсечки: 1х 1х„ сзе= —, , 'а~=— Гх ыхх 1 тах 1 сгз=— ~ххх 1 з аз=— Ы ахах (13,65) в вв в' ва т1= 2 а, При малых углах отсечки 9=0 — 15' отношение а,1аз=2 и т1=ч.
Следовательно, используя режим С с малыми углами отсечки и обеспечивая $=0,8 — 0,9, можно получить большой КПД генератора. Однако при таких углах отсечки вследствие малости сз, амплитуда первой гармоники 1 „, и полезная мощность малы: 2 з .3 Р =0,51ж азу из=0,о1тх!Ахи=0,5сз! 1х тех)гхх. (13,66) Из формулы (13.66) видно, что можно получить большую мощность и при малых углах отсечки, если удается получить импульсы тока („н„„большой амплитуды. Для этого обычно приходится повышать У„что можно делать до известного предела, так как при больших У„возможен межэлектродный пробой. Обычно берут угол отсечки 9 порядка 70 — 90'.
При этом КПД и мощность довольно высоки. где 1, — постоянная составляющая коллекторного тока; 1,и 1 из и 1,з — амплитуды гармоник коллекторного тока; гн „вЂ” амплитуда импульса коллекторного тока. Существуют графики и таблицы для определения коэффициентов косинусоидального импульса. Коэффициент полезного действия генератора 13.14. УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ В передатчиках и гетеродинах приемников часго применяется умногкение частоты, особенно когда используется кварцевая стабилизация частоты. По соображениям механической прочности кварцевой пластинки кварцы чаще всего изготовляют на частоту 6 — 6 МГц и лишь в отдельных случаях на частоты порядка 50 МГц. Частота задающего генератора или гетеродина приемника может быть значительно выше, например 300 МГц. В умножителе частоты выходной контур настраивается на частоту определенной гармоники подводимого колебания.
Угол отсечки, при котором и-я гармоника имеет максимальную амплитуду, равен Е.„= 120 ( . (13.67) Большие коэффициенты умножения каждого отдельного каскада умножителя нежелательны по двум причинам: 1. При большом коэффициенте умножения мал оптимальный угол отсечки и его трудно поддерживать постоянным. При изменении угла отсечки коэффициент соответствующей гармоники а„ может резко уменьшиться или даже стать равным нулю. 2. Трудно фильтровать соседние гармоники (п — 1)-ю и (и+1)-ю, наличие которых при плохой фильтрации приводит к тому, что результирующее напряжение имеет вид, показанный на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
