У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Принцип действия автогенераторов АГ

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-06-09

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 2.7.2025

                                                                                                 КОУ, Л.30, стр.1

КОУ, Л.30 . АВТОГЕНЕРАТОРЫ

Вопросы лекции:

30.1. Принцип действия автогенераторов (АГ).

30.2. Режимы работы и возбуждения АГ.

     30.3. Схемы автогенераторов.

     30.3.1. LC –автогенераторы.

     30.3.2. RC – автогенератор.

Устройство, генерирующее автоколебания называется автогенератором. Автогенераторы могут быть гармоническими (синусоидальными) или импульсными (релаксационными), на ВЧ АГ строят по схемам LC – генераторов, на НЧ по схемам RC – генераторов.

30.1. Принцип действия автогенераторов.

Обротимся к схеме рис 30.1а. Схема эта представляет собою резонансный усилитель, охваченный индуктивной (трансформаторной) обратной связью. Использован ПТ с p-n переходом и каналом  n - типа, стокозатворная ВАХ которого покозана на рис 30.1б.

Рис. 30.1 Автогенератор с трансформаторной связью (а), стокозатворная ВАХ  

               транзистора (б).

 

Для того, чтобы данный резонансный усилитель стал АГ необходимо выполнение двух условий

  1.  Баланса фаз – т. е. обратная связь должна быть положительной на частоте резонанса LC – контура , или , n = 0,1,2,3…
  2.  Баланса амплитуд – т. е. положительная ОС должна быть равной или большей критической при которой глубина ОС .

   Возможны два режима возбуждения АГ мягкий и жесткий.

В мягком режиме исходное положение рабочей точки (определяемое напряжением Есм) соответствует режиму линейного усиления (точка А).

                                                                                                 КОУ, Л.30, стр.2

В жестком режиме исходное положение рабочей точки выбирается при

 (точка В или С).

При возбуждении колебаний наблюдается переходной процесс, связанный с возникновением и ростом амплитуды колебаний на выходе, - режим самовозбуждения генератора. Данный процесс переходит в установившийся, называемый стационарным режимом работы АГ.

30.2 Режимы работы и возбуждения АГ

Рассмотрим режим мягкого самовозбуждения АГ.

Исходное положение рабочей точки (А) обеспечивает значительное усиление подаваемого на затвор ПТ сигнала.

Напряжение   на затворе (или на конденсаторе С) образуется в первый момент включения источника питания. Толчок напряжения питания возбуждает в     контуре колебания с собственной частотой контура.

Согласно 2-му закону Кирхгофа запишем дифференциальное уравнение

                                                       (30.1)

где     , далее:

                                          (30.2)

Знак в правой части зависит от включения катушки связи (Lсв.), т. е. от того положительная ОС или отрицательная. Для малого сигнала считаем , где - постоянная составляющая, несущественная для анализа. Считаем далее .

Перепишем (30.2) с учетом , разделив все члены на LC:

                                                   (30.3)

( отметим, что согласно формуле Томпсона , где - частота собственных колебаний контура).

Введем параметр

КОУ, Л.30, стр.3

                                                                                                 (30.4)

Запишем (30.3) с учетом (30.4):

                                                                     (30.5)

(30.5) описывает гармонические колебания с экспоненциально нарастающей во времени амплитудой (уравнение Вандерполя).

Решением этого уравнения будет

                                             (30.6)

где А и В – постоянные, зависящие от начальных условий.

Практически всегда , поэтому частота колебаний близка к .

График, построенный по (30.6) показан на рис 30.2(б).

Возникновение колебаний в АГ происходит при включении питания. Скачек напряжения при разложении в ряд Фурье дает широкий спектр из которого выделяется контуром напряжение резонансной частоты (рис. 30.2а).

                      а)                                                      б)

Рис. 30.2. а) – скачок напряжения и его спектр, б) – зависимость u(t)  при

                  самовозбуждении АГ.                           

Выходное напряжение нарастает до определенного уровня, т. к. указанная система – нелинейная. Ограничения амплитуды обусловлены величиной Еп, внутренним сопротивлением транзистора, потерями в контуре, Е отс.

На некотором этапе рост напряжения прекращается и наступает установившийся – стационарный режим работы АГ. Переход от режима самовозбуждения к стационарному режиму показывает колебательная характеристика АГ (зависимость выходного тока 1-й гармоники от напряжения на выходе (затворе) АГ) (рис 30.3).

КОУ, Л.30, стр.4

Рис. 30.3. Колебательные характеристики АГ:

         1 – для мягкого режима самовозбуждения,

         2 – для жесткого режима самовозбуждения.

В режиме жесткого самовозбуждения колебательная характеристика (2) и линия ОС для Кос > Кос кр. имеют три общие точки «О», «А» и «В». Колебания возникают, когда амплитуда входного напряжения становится больше  Um вх А.        Достигается устойчивый колебательный режим (точка «В») с Umax.

30.2. Схемы автогенераторов.

     30.3.1. LC –автогенераторы.

LC – автогенераторы очень часто собирают по схемам емкостной и индуктивной трехточки (рис30.4). Частота АГ может стабилизироваться кварцевым резонатором (рис 30.4а).

                       а)                                                           б)

Рис 30.4. Схемы АГ   а – емкостная трехточка с кварцевой стабилизацией (сх.  

                                           с ОБ)

                                    б – индуктивная трехточка (сх. с ОК).

По мере нарастания колебаний рабочая точка смещается ближе к Еотс (жесткий режим), что позволяет повысить амплитуду и возбуждать АГ на гармониках частоты кварца. Смещение положения рабочей точки происходит в

                                                                                                                                               КОУ, Л.30, стр.5

схеме рис 11.4а за счет цепи   Rэ, Cэ  при заряде Cэ  напряжением с полярностью, показанной на схеме. Дополнительный заряд Cэ определяется постоянной составляющей импульсов тока. На конденсаторе Сб (рис 30.4б) также появляется напряжение смещения и цепь Сб, Rвх  может являться цепью смещения в АГ.

30.3.2.  RC – автогенератор.

RC – автогенераторы могут быть построены на основе операционных усилителей с фазовращающей  - цепью (рис 30.5).

                 а)                                                                       б)

Рис 30.5. RC – автогенератор с мостом Вина (а), включение ОУ в схему (б)

                                                                                     

При и

;                                                                                    (30.7)

При наличии ОС с коэффициентом:

;

;

При достаточно глубокой ОС:

                                                    (30.8)

Или

                                                                               (30.9)

Баланс фаз соблюдается при равенстве нулю коэффициента при мнимой части, т. е.

                                                                        (30.10)

                                                                                                                              (30.11)

Для данной схемы, при соблюдении условия (30.10) оказывается, что минимально необходимый коэффициент усиления К= 3.

Нельзя сделать К » 3, т. к. это приведет к искажению формы сигнала (релаксационные колебания).

Обеспечение достигается цепочкой ООС на  R3, R4. Стабилизация амплитуды достигается температурно-зависимым резистором R3  с отрицательным TKR.

Литература: С. И. Баскаков. РТ цепи и сигналы: Учебник. – М.: ВШ.,

1983, стр. 439…446.

Итоги занятия:

  1.  АГ используют как задающие генераторы передатчиков, гетеродины приемников и в др. случаях, когда необходимо получить периодические колебания.
  2.  Для работы АГ необходимо обеспечить два условия баланс фаз и баланс амплитуд.
  3.  Различают 2 режима: самовозбуждения и стационарный.
  4.  Режим самовозбуждения м. б. мягким и жестким. Это зависит от начального смещения ЭП.
  5.  На ВЧ используют LC – автогенераторы, на НЧ – RC.
  6.  Стабильность частоты АГ м. б. повышена применением кварцевых резонаторов.

 




1. ШАМРАЙруководитель Воронежского территориального управления Министерства Российской Федерации по антимо
2. Социальная стратификация представляет собой разделение общества на экономические слои страты
3. и М2х2; у2- C Уравнения прямой проходящей через точки М13; 2 и М25; 4- B x4y110
4. Гражданина- этот небольшой по объему текст не только никогда не воспроизводился в собраниях сочинений и мн
5. Реферат- Аллегория и реализм в творчестве Ника Хоакина
6. Курсовая работа- Оценка рабочего места оператора ПЭВМ
7. На дошпитальному етапі для зупинки кровотечі необхідно застосувати- Холод на перенісся B Холо
8. 60 Чайник 2990 Бензин 500 Скатерти
9. Тема- Обобщений знаний по теме- Тип Хордовые
10. Учет затрат на производство по экономическим элементам