3.2 Генератори синусоїдних коливань

3.2.1 Класифікація генераторів

Електронний генератор – це пристрій, який перетворює електричну енергію джерела постійного струму в енергію незатухаючих електричних коливань необхідної форми, частоти і потужності.

За принципом роботи розрізняють генератори із самозбудженням (автогенератори) і генератори з зовнішнім збудженням, які по суті є підсилювачами потужності високої частоти. Електронні автогенератори розділяють на автогенератори синусоїдальних (гармонічних) коливань і автогенератори коливань несинусоїдальної форми, які прийнято називати релаксаційними (імпульсними ) автогенераторами.

Будучи першоджерелом електричних коливань, генератори з самозбудженням широко використовуються в радіопередаючих і радіоприймальних (супергетеродинних) пристроях, у вимірювальній апаратурі, в електронних обчислювальних машинах, в пристроях телеметрії і т.д. нижче показано ділення генераторів за діапазоном частот.

Тип генератора	Діапазон частот
Низькочастотні	Від 0,01 Гц до 100 кГц
Високочастотні	Від 100 кГц до 100 МГц
Зверхвисокочастотні	Від 100 МГц і вище

• Найбільш розповсюджені схеми автогенераторів містять підсилювальний елемент і коливальну систему, пов’язані між собою колом позитивного зворотного зв’язку.

Для побудови автогенератора синусоїдальних коливань зазвичай використовуються два типи підсилювальних схем – резонансні підсилювачі і підсилювачі на резисторах. Автогенератори, виконані на основі схеми резонансного підсилювача, часто називають автогенераторами типу LC, а автогенератори, побудовані на основі схеми підсилювача на резисторах, - автогенераторами типу RC. Перші використовуються на високих частотах, інші – на низьких.

В якості підсилювальних елементів схем автогенераторів, які використовуються в пристроях електронної автоматики і обчислювальної техніки, найбільш широко застосовуються транзистори і тунельні діоди.

Принцип роботи генераторів коливань базується на реалізації умови самозбудження підсилювача з додатнім зворотнім зв’язком, структурну схему якого показано на рис.3.2.1.

Для комплексних значень вхідних і вихідних напруг підсилювача запишемо: U_вих = К U_вх, а U_вх = β U_вих = U_зв.з, де К, β– комплексні значення коефіцієнта підсилення та передаточного коефіцієнта відповідно підсилювача та ланки зворотного зв’язку. Як відомо, коефіцієнт підсилення за напругою підсилювача з додатним

U_вх U_вих

U_зв.з

Рис. 3.2.1. Структурна схема генератора коливань

з воротним зв’язком визначається виразом

(3.2.1)

П ерехід підсилювача в режим генерування коливань (К_П = ∞) забезпечується умовою К β =1 або (3.2.2)

U_вих

t

Кβ > 1 Кβ = 1

Рис. 3.2.2. Умови роботи генератора коливань

Це рівняння називають умовою самозбудження генератора коливань. Ця умова поділяється на умову балансу амплітуд (Кβ=1) і на умову балансу фаз (φ = -ψ + 2π), які визначають стабільну роботу генератора коливань (рис.3.2.2).