3 . Трехточечные генераторы.

Кроме генераторов с трансфор­маторной связью широко при­меняются схемы, получившие название трехточечных. В этих схемах учтены два основных

Рис. 3.

по­ложения, которые были уста­новлены ранее: 1) для выполне­ния условия баланса фаз напря­жения, действующие на затворе (или базе) и стоке (или коллек­торе), должны быть в противофазе; 2) для выполнения балан­са амплитуд к затвору (или базе) подводится только часть напряжения на контуре.

Упро­щенные схемы трехточечных генераторов приведены на рис. 3. В схеме индуктивной трехточки (а) колеба­тельный контур состоит из двух индуктивностей L₁ и L₂, включенных последова­тельно, и емкости С_К. По сути, эта схема идентична схеме с трансформаторной связью, в которой использовано автотрансформаторное включение катушек L₁ и L₂. В схеме емкостной трехточки вместо трансформаторного делителя использо­ван емкостной делитель, состоящий из двух емкостей С₁ и С₂.

Для выполнения условия баланса фаз противоположные концы контура включены между стоком и затвором (или между базой и коллектором). Средняя точка индуктивного или емкостного делителя подключена к истоку (или эмит­теру). Полные схемы трехточечных генераторов приведены на рис.4. На рис.4. а приведена схема трехточечного генератора с емкостным делителем, называемого генератором Колпитца. Выходное напряжение снимается с дополни­тельной выходной обмотки L_CB. На затвор транзистора подается через резистор R₂ напряжение смещения, которое выбирается таким образом, чтобы уменьшить ис­кажение формы выходного напряжения.

На рис.4.б приведена схема индуктивной трехточки, называемой генерато­ром Хартли. Для замыкания средней точки индуктивного делителя с эмиттером используется конденсатор С_СВ Сопротивления R₁ и R₂ обеспечивают выбор рабо­чей точки транзистора по постоянному току.

Р ис. 4.

4.Энергетические показатели транзисторного автогенератора типа lc

Автогенератор может работать в разных режимах. Для характери­стики режима служит коэффициент использования коллекторного напряжения ξ. Этот коэффициент равен отношению амплитуды переменного напряжения на контуре U_Km к постоянному напряжению на кол­лекторе:

При ξ < 1 устанавливается недонапряженный режим работы автогенера­тора. При ξ > 1 режим работы назы­вают перенапряженным. При ξ ≈ 1 гене­ратор работает в так называемом кри­тическом режиме. Обычно используется критический режим работы автогенера­тора. В этом случае автогенератор от­дает требуемую полезную мощность при достаточно высоком к.п.д. Форма тока в коллекторной цепи автогенератора за­висит от режима работы. Если ток про­ходит на протяжении всего периода напряжения на входе, то коле­бания тока имеют синусоидальную форму и их называют колебания­ми первого рода. Этот режим (подобный режиму А в усилителях) характеризуется малым к. п. д. и поэтому в автогенераторах ис­пользуется редко. Более выгодным является режим колебаний второго рода с отсечкой коллекторного тока (подобный режиму В в усилителях).

Известно, что ток, имеющий форму импульсов, можно разло­жить в ряд Фурье и представить в виде суммы постоянного тока, переменного тока той же частоты, что и частота повторения им­пульсов (первая гармоника), переменного тока удвоенной частоты (вторая гармоника), а также переменных токов более высоких частот (высшие гармоники). Важно отметить, что именно первая гармоника тока I_K1m создает на контуре автогенератора переменное напряжение требуемой частоты, амплитуда которого определяется по формуле

U_Km = I_K1mR_рез

Для токов других частот контур имеет малое сопротивление и токи этих частот проходят через контур, не создавая на нем заметного напряжения. Таким образом, несмотря на то что ток коллектора имеет форму, отличающуюся от синусоидальной, колебательное напряжение на контуре оказывается синусоидальным.

Амплитуду первой гармоники, а также величину постоянной составляющей импульсного тока можно найти с помощью коэффи­циентов разложения α₁ и α₀, зависящих от угла отсечки (рис. 18.3).

Между амплитудным значением первой гармоники тока I_K1m, постоянной составляющей I_Kпост и максимальным значением импульсного тока I_Kmax

существуют такие соотношения;.

Для анализа и расчета транзисторных генераторов допустимо пользоваться идеализированными (спрямленными) характеристи­ками транзисторов (рис. 18.4).

Одним из основных параметров транзистора, работающего в схеме генератора, является крутизна линии критического ре­жима S_кр (рис. 18.4, а). У некоторых типов транзисторов S_кр достигает сотен миллиампер на вольт и выше. Важными парамет­рами являются также крутизна характеристики тока коллектора

и напряжение среза Е_с, определяемое для заданного рабочего на­пряжения на коллекторе U_КЭр= U_КЭ2 (рис. 18.4, б). При работе транзисторов на высоких частотах существенное влияние ока­зывает время пробега τ_п носителей тока (электронов или дырок). Это время невелико и на сравнительно низких частотах им можно пренебречь, но с повышением частоты влияние его значительно усиливается. Влияние времени τ_п проявляется прежде всего в том, что заряды, инжектированные эмиттером в один и тот же момент времени, приходят к коллектору в разное время. Появляется рас­сеяние носителей тока, которое приводит к уменьшению коэффи­циента усиления транзистора потоку, тем более сильному, чем выше частота генерируемых колебаний. Инерционность носителей тока приводит также к возникновению между первой гармоникой кол­лекторного тока и колебательным напряжением на контуре фазо­вого сдвига, зависящего от времени движения носителей тока.

Существенное влияние на работу транзисторного генератора в области высоких частот оказывают емкости эмиттерного и коллек­торного р-п переходов транзистора.