5.2. Генераторы lс типа

Любой автогенератор LC-типа состоит из колеба­тельного контура, в котором возбуждаются незату­хающие колебания требуемой частоты; источника электрической энергии, за счет которого в контуре поддерживаются незатухающие колебания; транзис­тора, посредством которого регулируется подача энергии от источника в контур; элемента обратной связи, обеспечивающего передачу переменного напря­жения необходимой величины из выходной цепи во входную для поддержания незатухающих колебаний в колебательном контуре.

Рис.5.2.Схема автогенератора LC-типа с трансформаторной связью

Колебательный контур состоит из индуктивной катушки L_K и конденсатора С_к. Источ­ник энергии - источник постоянного напря­жения Е_к, отдающий часть энергии в контур в моменты, когда в его внешней це­пи из колеб. контура и парал­лельно соединенного транзистора, проходит ток. Регулятором служит транзистор, цепью обрат­ной связи — катушка L_б.

При включении источника питания в коллектор­ной цепи транзистора возникает ток коллектора, заряжающий конденсатор колебательного кон­тура. После зарядки конденсатор разряжается на катушкеL_к и в контуре возникают свободные колебания с частотой f₀ = , которые индуцируют в катушке связи L₆переменное напряже­ние с частотой, с которой происходят колебания в контуре, что вызывает пульсацию тока коллектора . Переменная составляю­щая этого тока восполняет потери энергии в контуре, создавая в нем переменное напряжение. Повышение напряжения на контуре увеличивает напряжение на катушке обратной связи L₆,которое увеличивает амплитуду переменной составляющей коллектор­ного тока, и т. д. В установившемся режиме рост тока в контуре ограничивается сопротивлением потерь, а также затуханием, вносимым в контур за счет прохождения тока по обмотке обратной связи L_б. Элементы схемы R_б,С_б,,R_э,С_э предназначены для обеспечения необходимого режима работы по по­стоянному току и его термостабилизации. Дроссель L_др является препятствием для переменной состав­ляющей коллекторного тока, а конденсатор С_р — для его постоянной составляющей.

Незатухающие колебания в контуре автогенера­тора установятся лишь при выполнении двух основ­ных условий:

1.Условие баланса фаз - в схеме генератора должна быть установлена положительная обратная связь между выходной и входной цепями транзистора. В этом режиме обеспечивается восполнение потерь энергии в контуре. Условие выполняется, если напряжения на коллекторе и базе будут сдвинуты на 180°, т. е. находятся в противофазе, а это достигается соответ­ствующим включением концов катушек L_Kи L_б. При отсутствии самовозбуждения необходимо переклю­чить концы катушки L_б.

2.Условие баланса амплитуд - для возникновения автоколебательного режима необходима положительная обратная связь с выхода усилительного элемента на его вход, причем зату­хание в контуре должно компенсироваться.

5.3. Генераторы rс - т и п а

В настоящее время для решения ряда задач тре­буются низкочастотные автогенераторы синусоидаль­ных колебаний, работающие в диапазоне частот oт долей герца до сотен килогерц. Генерация таких коле­баний с помощью LC-генераторов связана с больши­ми конструктивными трудностями. В LC-генераторах при уменьшении частоты генерации необходимо уве­личивать индуктивность L_K и емкость С_к колебатель­ного контура, что приводит к резкому возрастанию его габаритов и массы.

Этого недостатка лишены автогенераторы RC-типа, в которых вместо колебательных контуров используют избирательные RC-фильтры. В этой схеме используется обычный резистивный усилитель. Для самовозбуждения усилителя необходимо на вход усилителя подать часть выходного напряжения, превышающего входное или равное ему по величине и совпадающее с ним по фазе.

Для обеспечения необходимого фазового сдвига применяют фазовращающие цепочки, которые имеют несколько RC звеньев и служат для поворота фазы выходного напряжения усилителя на 180°. В связи с тем что одно RC звено изменяет фазу на угол меньше 90°, минимальное число звеньев фазовращающей цепочки равно трем.

Рис.5.3.Схема автогенератора RC- типа с трехзвенной фазовращающей цепочкой

Для того чтобы частота генерируемых колеба­ний зависела, главным образом, от параметров фазо­вращающей цепочки, а амплитуда колебаний остава­лась бы стабильной в заданном диапазоне частот, уси­литель должен обладать большим коэффициентом уси­ления по току, значительным входным сопротивлени­ем и относительно малым выходным сопротивлением.

Работа автогенератора начинается с момента подачи на него напряжения Е_к. Делитель напряжения Rl, R2 обеспечивает открытие транзистора VT.При этом возникает импульс коллекторного тока, с частотами, включающими в себя и необходимую частоту генера­ции. Генерирование незатухающих колебаний требуе­мой частоты осуществляется за счет обеспечения фазовых и амплитудных условий самовозбуждения. Обеспечение фазовых условий достигается подбором соответствующих резисторов и конденсаторов, что дает фазовый сдвиг в 180° между напряжениями на коллекторе и базе. Для выполнения амплитудного условия коэффи­циент обратной связи должен быть равен β≈1/h_21э,где h_21э — коэффициент передачи тока транзистора, включенного по схеме с ОЭ.