![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Электрические цепи и спк. Лекции 5-й семестр. Лектор: Поляхов м.Ю. Избирательные усилители.
- •Резонансные усилители с контуром.
- •Расчет схем резонансных усилителей
- •Резонансные усилители с цепями.
- •Вариант резонансного звена (двойной т-образный мост).
- •На основе двойного т-образного моста.
- •Резонансный усилитель с двумя видами ос: пос и оос.
- •Полосовые усилители.
- •Генераторы синусоидальных колебаний (гск).
- •Автогенераторы с цепями.
- •Автогенератор типа с трансформаторной связью.
- •Безтрансформаторная схема автогенератора с индуктивной трехточкой.
- •Емкостная трехточка.
- •Автогенераторы с контуром. Простейшая схема генератора на основе моста Вина.
- •Электронные ключи.
- •Диодные ключи.
- •Транзисторные ключи.
- •Ключи на бпт.
- •Характеристики входной цепи.
- •Характеристики выходной цепи.
- •Динамические процессы в ключах на бпт.
- •Ключи на полевых транзисторах.
- •Динамические параметры.
Генераторы синусоидальных колебаний (гск).
ГСК- устройства, которые преобразуют энергию источника постоянного тока в переменное напряжение или ток заданной частоты без применения внешних воздействий.
-
баланс
фаз.
Нам необходимо создать условия для выведения усилителя из устойчивого положения для самовозбуждения и генерации сигналов на выходе. Для этого мы делаем знаменатель равным нулю.
При
балансе фаз
:
Из
:
- баланс
амплитуд.
Если
,
то при нулевом входном сигнале мы будем
получать генерацию. То есть мы получилиавтогенератор.
Баланс амплитуд очень шаткое условие. В реальности:
и рассматриваются три отдельных случая:
-
затухающие
колебания
-
нарастающие
колебания
-
стабильные
колебания
То
есть, необходимо сначала «раскачать»
генератор
,
а затем стабилизировать колебания
:
Существуют
автогенераторы с
и
цепями.
Автогенераторы с цепями.
Положительные свойства:
- высокая стабильность
- устойчивость (способность сохранять амплитуду и частоту колебаний в процессе генерации)
- простота
Автогенератор типа с трансформаторной связью.
Назначение элементов:
обеспечивает
ПОС на базу транзистора.
и
задают рабочую точку
переводят транзистор в активный режим.
запасает
энергию (два такта, две полуволны).
Рассмотрим режим входа в генерацию.
Эквивалентная
схема в
параметрах:
Если
,
то
,
.
Проведем
анализ
для выяснения выполнения условий баланса
амплитуд и фаз.
,
где
.
Из
условия баланса фаз следует:
.
При
:
Подставим
полученную частоту
в выражение
и определим условие при котором это
выражение
(то есть выполняется баланс амплитуд).
Данная
формула позволяет выбрать
и определить коэффициент трансформации
.
До этого мы рассматривали режим малых токов и напряжений. Теперь предположим, что генератор возбудился.
Грубая схема замещения:
На выходе получаем колебания на резонансной частоте этого контура
Безтрансформаторная схема автогенератора с индуктивной трехточкой.
Емкостная трехточка.
где
полное
сопротивление потерь.
Нестабильность
частоты генератора:
.
Чем выше добротность, тем стабильнее частота (тем ниже нестабильность).
Туннельный диод:
С помощью него можно скомпенсировать потери, которые выделяются в колебательном контуре.
Для
(арсенид галлия):
Схема замещения диода на участке, соответствующему отрицательному сопротивлению:
(емкость
перехода).
Условие, необходимое для того, чтобы передвинуть рабочую точку системы в область, отмеченную на ВАХ туннельного диода серым цветом:
Автогенераторы с контуром. Простейшая схема генератора на основе моста Вина.
Следует
отметить, что автогенераторы с
контуром
проще, чем автогенераторы с
контуром,
но у первых больше нелинейных искажений.
.
.
Баланс фаз
Баланс амплитуд
Находим
параметры. Пусть
.
выбираем
и
Для
того, чтобы генератор нормально работал,
надо четко соблюсти соотношения
.
Но, на практике, это сложно и поэтому
наш генератор будет входить в ограничение:
В самом критическом случае картина будет такой:
При
колебаниях температуры должно
поддерживаться отношение
.
Для того, чтобы добиться динамической
подстройки
в режиме работы генератора, применяют
различные схемы:
Схема на полевом транзисторе.
При
увеличении
будет увеличиваться сопротивление
полевого транзистора и, следовательно,
уменьшаться коэффициент передачи
усилителя. То есть, производится
автоматическая балансировка коэффициента
усиления:
Если амплитуда сигнала увеличивается, то коэффициент усиления уменьшается, сигнал на диоде выпрямляется и принимает первоначальную форму. Таким образом, происходит плавное «качание» вокруг заданного значения:
где
– сопротивление канала полевого
транзистора:
где
– сопротивление канала полевого
транзистора при нулевом смещении на
затворе.
Недостаток схемы: сильная зависимость параметров полевого транзистора от температуры.
Схема с термозависимым элементом.
Л – лампа накаливания, термозависимый элемент (так как сопротивление спирали накаливания зависит от температуры).
где
– сопротивление холодной лампочки
–коэффициент
зависимости, определяемый типом лампы
С
ростом
(следует из ВАХ)
.
Рассмотрим несколько задач.
Задача 1.
На какой частоте будет происходить генерация?
Фазы
,
,
сдвинуты на
друг относительно друга.
Решение:
–коэффициент
передачи
,
где
,
так как 100% обратная связь
Условие баланса фаз (УБФ):
(из
условия баланса амплитуд (УБА))
.
Задача 2.
Элемент
с надписью
– инвертирующий усилитель с коэффициентом
передачи
.
При
каких условиях система превратится в
автогенератор?
?
Частота квазирезонанса?
Решение:
(по
инверсному каналу)
(по
прямому входу)
(постоянная
времени)
УБФ:
Задача 3.
Найти
соотношение
,
чтобы система могла стать автогенератором.
Решение:
,
где