ugfs_03 (Лекции (2 семестра) в формате PDF)

Лекция Возб ители а иопе е атчиков. В состав любого передатчика входит возбудитель, создающий колебания в заданном диапазоне частот с требуемой стабильностью. Характер работы возбудителя определяет работу передагчика. Возбудитель характеризуется следующими параметрами: 1. диапазоном рабочих частот 2.

характером изменения рабочей частоты ~ плавный или дискретный ) 3. числом фиксированных частот 4. нестабильностью частоты В качестве возбудителя в РПдУ используются синтезаторы частот, кварцевые автогенераторы. Любой автогенератор, также как и усилитель мощности, является нелинейным устройством, преобразующим энергию постоянного тока в колебательную мощность. В отличие от УМ напряжение на базу подается не от внешнего источника, а является частью коллекторного напряжения. Отсюда частота и амплитуда колебаний определяются характеристиками АГ, и любые изменения, приводящие к изменению параметров АГ, приводят к изменению частоты АГ.

В качестве активного элемента (АЭ) в АГ используются лампы, транзисторы, клистроны, магнетроны и т.д., предпочтение отдают транзисторам т.к. АГ рассчитывается на малую мощность, и часто на пониженную частот~. На практике преимущественно используется трех точечная схема АГ. Рассмотрим слу~ай, когда К«1, з т.е. частотны~и свойствами транзистора можно пренебречь. При анализе АГ также используется метод гармонической линеаризации, т.е.

токи и напряжения заменены первыми гармониками. Согласно этому методу транзистор заменяется кваз илинейным четырехпол1осником, параметры которого определяются усреднением параметров по 1- ой гармонике. Тогда между напряжениями и токами АЭ существует связь: 161 =У11'Цы+У121А 1 (1) 1к1 =У211)ы+ Уггц 1 у11 — 161 - входная проводимость Йы 161 У12 = —, - проводимость обратной реакции Оы 'т"21 = ~1 = Б — средняя крутизна 1'„1 Йы — - выходная проводимость АЭ 1,1 22 (у Для линейного четырехполюсника образованного реактивными элементами подключенного к транзистору можно записать: ) Ф 4 Ч631 Ь1 1161 Ь121Уж1 1к1 1121161 + 11221 1эк1 комплексная проводимость колебательной системы коллектор — змитер при разомкнутой цепи базы где Ьгг = 1 /Е, между точками (161 =О).

с = К вЂ” коэффициент обратной связи 1„-О Ьп = -Š— полное входное сопротивление колебательной системы между точками база — змитер. Подставим(1 ) в ~ 2), и вместо Ь и~значения, получим (Жу1з и О) комплексное уравнение стационарного режима АГ. у ~ 1~ Б р 1~~ уп у22 ~ 1 + ~ уп ) 1 = 1 где Х1( Ез+ Ер ) з 7.1+ 2я +Уз К= Е Хь+ Хз Х = Е'Х' Х2+ Ез При ма~ы~ входноЙ и выходной проводимостях ~ран~~~~ора 1 'Кп « вх 1 «вЂ” Х э уравнение самовозбуждения перепишется: Е,1с8, =1 т.к. все величины комплексные, то Я Е Е, = 1- уравнение баланса амплитуд ~р, + <р~+ ~р, = оп - уравнение баланса фаз Б, = Б у1(8) ехр(кр,) ПОПУЧИМ ИХ ЗАВИСИМОСТЬ 1 1 ОТ 06у1 1„1 =3 У~э~ ( 1 ) (ГДЕ БбР= =У21) 6э1 ~1)- уравнение колебательной характеристики зависит от утка ~2 ~- уравнение ливии обратной ваези 1и = Б7, ( 1 - 1 Ц„- какебатехьиаа харак~ариекика 1 еке С1е 1~к ) Х) К ' Ф урраа «73 1 60 г- Фьъ — Ц„- прямая обратная связь КХ к' Р~ Ф Если колебания установились на резонансной частоте, то величины действительны.

Точки пересечения колебательной характеристики и прямой обратной связи дают решения уравнения баланса амплитуд. Режим устойчив в тех точках, где крутизна колебательной характеристики меньше крутизны обратной связи. 1е1 Отсюда, в точке 0 — состояние Яйац .,л..с неустойчиво, а точке А колеба- .А тельный режим устойчив. Это 1 к.х. режим мягкого самовозбуждения. Наклон прямой обратной связи и форма колебательной характеристики нестабильны, меняются при изменении параметров схемы Наибольшей устойчивостью будет обладать состояние АГ соответствующее граничному -сна У,„режиму ('г. 1).

Здесь шах разница между наклоном линии ОС и колебательной характеристики. Достоинство мягкого режима — неустойчивость состояния покоя, недостаток — угол отсечки выходного тока больше 90', что снижает КПД. Рассмотрим режим работы АГ при болыйх напряжениях смещения 1„'( т.е. малых 8 ) . В этом случае КПД будет больше, но колебательная характеристика будет иметь следующую форму: 1а~ Что бы попасть в точку А, кк' Вк1 необходимо подать внешнее воздействие с амплитудой соответствующе точке А. мсас7к'о~о Этот режим называется режимом нкйною самовозб ения.

Достоинство — получение устойчивых колебаний при 8 = 6О'+ 9О', чтобы использовать достоинства мягкого и жесткого режимов в АХ' применяют автоматическое. смещение. В первый момент времени тони иа базе отсутствуют и мм имеем„магний ражим ~Г самовозбуждения. С возникновением колебаний появляются базовый ток и напряжение смещения, которое возрастает с увеличением амплитуды колебаний. Наличие автоматического смещения приводит к тому, что устойчивый колебательный режим возможен с малыми амплитудами, отсюда меньший нагрев и лучшая стабильность. При работе АХ" с автоматическим смещением необходимо определить постоянную времени цепи смещения.

Если условие Т „,6 = ( 4...5 ) Т6 не выполняется„т.е. Т6 = С6К6 будет велика„то автоколебания установятся раньше, чем изменится напряжение смещения, и произойдет срыв колебаний. Далее процесс повторяется вновь. Этот процесс называется ывистой гене ей. ~р, + <р, + ~р„= оп и = 0,1.. Для получения устойчивой частоты колебаний необходимо, чтобы при изменении частоты колебаний условие равновесия фаз нарушалось таким образом, чтобы частота возвращалась к первоначальному значению. Колебания б стойчивы по частоте если с остом частоты с а азовых глов еньшается.

Отсюда следует, что стабильность тем выше, чем сильнее фазовый сдвиг зависит от частоты На практике фаза средней крутизны 3 и К обратной связи слабо зависят от частоты, поэтому: а значение выше, чем ближе частота АГ к резонансной ЖО частоте и, следовательно выше стабильности. ~ 3 Схема автогене ато а. Большинство схем АГ можно свести к обобщенной трех точечной схеме. Если сопротивления Е1 У2 Ез - реактивно то П име ы схем АХ е автоматическим еме еиием.

Емко ая точечная схема с п аллельным питанием коллекто ной епи. ная ехточечная схема с после овательным питанием. Смещение на базах — комбинированное, связь с нагрузкой осуществляется через емкость С .