- •Раздел 3 Информационные технологии анализа lc-генераторов гармонических колебаний
- •3.1. Краткие теоретические сведения
- •Условия самовозбуждения и стационарности автогенератора
- •«Мягкий» режим самовозбуждения автогенератора
- •Обобщенная трёхточечная схема автогенератора
- •Примеры схем транзисторных автогенераторов
- •Кварцевые автогенераторы
- •3.2.Состав курсовой работы. Техническое задание на проектирование lc-автогенераторов. Содержание пояснительной записки
- •Техническое задание на проектирование
- •Содержание пояснительной записки
- •3.3. Методика автоматизированного анализа
- •Автоматизированный анализ
- •По схеме индуктивной трёхточки на биполярном транзисторе
- •Автоматизированный анализ
- •По схеме ёмкостной трёхточки на биполярном транзисторе
- •Автоматизированный анализ
- •По схеме индуктивной трёхточки на полевом транзисторе
- •Автоматизированный анализ lc-автогенераторов по схеме ёмкостной трёхточки на полевом транзисторе
- •3.4. Контрольные вопросы и задания
Раздел 3 Информационные технологии анализа lc-генераторов гармонических колебаний
3.1. Краткие теоретические сведения
об LC-генераторах гармонических колебаний
Генератором гармонических колебаний называют устройство, которое без постороннего возбуждения преобразует энергию источника питания в энергию гармонических колебаний.
Так как для поддержания гармонических колебаний на выходе генератора не требуется внешний возбуждающий сигнал на его входе, то такой генератор называют также генератором гармонических колебаний с самовозбуждением или автогенератором (АГ).
Условия самовозбуждения и стационарности автогенератора
Электрические системы можно разделить на два класса: а- устойчивые системы, б-неустойчивые системы. Система устойчива, если , будучи выведенной из состояния равновесия, после устранения возмущающего воздейстия она возвращается в исходное состояние. В противном случае, то есть, если система в описанном выше случае переходит в новое состояние, то она является неустойчивой.
Автогенератор – это узкополосный усилитель с положительной обратной связью (ПОС) (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Структурная схема автогенератора
Усилитель характеризуется коэффициентом усиления , цепь обратной связи – коэффициентом передачи .
Введем понятие – петлевое усиление автогенератора. Под ним будем понимать результирующий коэффициент усиления замкнутой системы, состоящей из последовательно включенных узкополосного усилителя и цепи обратной связи.
Выражение петлевого усиления автогенератора запишем в виде
= к() * () * е Jφт(ω), (3.1)
где к(), () – модули коэффициента усиления усилителя и коэффициента передачи цепи обратной связи соответственно; Т() -аргумент петлевого усиления автогенератора.
Выражение (3.1) называют также возвратным отношением.
Коэффициент передачи цепи обратной связи равен
() = U ос/ Uк . (3.2)
Коэффициент усиления резонансного усилителя согласно [10] запишем в виде
к() = Uк / Uвх = Ѕ Zк , (3.3)
где Uк – напряжение на колебательном контуре резонансного усилителя;
Uвх – напряжение на входе усилителя; S - усреднённая по первой гармонике крутизна сток-затворной (колекторно-базовой) характеристики транзистора; Zк- сопротивление колебательного контура.
Для обеспечения возможности перехода от режима усиления к режиму генерации колебаний значения амплитуды и фазы напряжения положительной обратной связи (3.2) должны абсолютно точно повторять величины амплитуды и фазы входного напряжения (3.3) соответственно.
С учётом выражений (3.2), (3.3), (3.1) условие динамического равновесия в автогенераторе на частоте генерации (Г) для установившегося режима принимают вид [10]
Ѕ(Г)*Zк (Г)*(Г)=1, (3.4)
Выделив в (3.4) действительную и мнимую части, условия генерации колебаний принимают вид условий баланса амплитуд (3.5) и баланса фаз (3.6) соответственно
S(Г)* Zк (Г)*(Г)=1, (3.5)
s(Г) + к(Г) + (Г) = 2n, (3.6)
где n = 0, 1, 2, … .
Физический смысл баланса фаз заключается в том, что для обеспечения генерации колебаний с частотой Г необходимо обеспечить сумму сдвигов фазовых углов в замкнутой системе автогенератора на частоте Г равной 2n (n = 0, 1, 2, …).
Физический смысл баланса амплитуд заключается в том, что энергия, развиваемая в колебательной системе автогенератора, должна быть больше энергии потерь в ней.