3.3. Коливальна характеристика і характеристика зворотнього зв'язку.

Оскільки при використанні паралельного контуру в схемі АГ на ньому виділяється вихідна напруга U_k=I₁R_ep за рахунок про­тікання по контуру струму першої гармоніки I₁ , то в теорії само­збудження вводиться поняття середньої крутості S_сер транзистора. Крутість транзистора S як відомо, є відношення прирїсту вихідного струму до прирїсту вхідної напруги . Якщо робоча точ­ка транзистора вибрана на лінійній ділянці, то крутість транзистора . В схемі автогенератора з контуром, де, як було ска­зано вище, порша гармоніка визначає_величину вихідної напруги, виз­начається середня крутість звідки - вираз, який носить назву коливальної характеристики транзистора автогенератора. Фізично коливальна характеристика визначає властивості власне транзистора в схемі автогенератора і забезпечує ту ве­личину першогармоніки (а, відповідно, і вихідної напруги) при по­дачі напруги на вхід транзистора яка відповідає його серед­ній крутості S_сер.

Другим важливим елементом автогенератора є коло позитивного зворотнього зв'язку. В схемі з Індуктивним зв'язком це високочастотний трансформатор (рис. 3.3а).

Рис 3.3. Структура збудження автогенератора і характеристика зворотнього зв'язку .

Тому коефіцієнт передачі схеми зворотнього зв'язку як високо­частотного трансформатора

Тоді .

Оскільки генерація можлива тільки на резонансній частоті контура, де його опір активний і дорівнює R_ep, то вихідна напруга на контурі . Звідси , а є характеристикою зворотнього зв'язку автогенератора. Оскільки це фактично залежність і описує залежність в лінійному колі, то ця функція є лінійна (рис. 3.3б). Очевидно; що чим більша величина К_зз , тим менший кут нахилу до вісі напруги U_бе(зв) тому на рисунку K_зз1 < K_зз2 < K_зз3 < К_зз4 .

Таким чином, фактично автогенератор побудований як система, яка складається з транзистора , фізичні процеси в якому описуються при допомозі коливальної характеристики, І високочастотного трансфор­матора як кола зворотнього зв'язку, фізичні процеси в якому описують­ся характеристикою зворотнього зв'язку. Необхідно звернути увагу на те, що обидві характеристики АГ фактично можуть бути зображені в од­ній і тій же системі координат і, тому можуть бути суміщені, що, як буде показано пізніше, дозволяє пояснити хід фізичних процесів в автогенераторах.

3.4. "М'який" режим роботи авт0генерат0ра.

При “м'якому” режимі роботи автогенеpатоpа робоча точка на перехідній характеристиці транзистора вибирається посередині її прямолінійної ділянки (рис 3.4а,б). Фактично це режим коливань першо­го роду для схеми АГ з початковим струмом спокою транзистора. Для цього режиму визначимо хід коливальної характеристики, яка, як відомо, визначається залежністю амплітуди першої гармоніки транзисто­ра від величини вхідної напруги U_бе(зв) . Тому при наявності

перехідної характеристики БТ і ПТ

де при "м'якому" режимі АГ проведений вибір робочої точки А посере­дині лінійної ділянки, подача різних по величині вхідних напруг приводить до різної форми вихідного струму (рис. 3.4в).

При подачі незначної амплітуди вхідної синусоїдальної напруги

U_бе(зв) вихідний струм І_к або І_с охоплює лінійну ділянку характеристики, тому і форма вихідного струму представляє собою неспотворену синусоїду. Збільшення амплітуди вхідної напруги, коли во­на охоплює вже нелінійну ділянку перехідної характеристики, приводить до створення спотвореної форми струму. Подальше збільшення нап­руги приводить до обмеження як позитивного, так і негативного періода струму із-за не лінійності транзистора. Якщо цей струм проходить по контуру, який виділяє першу гармоніку, то її амплітуда спочатку лінійно зростає, потім тенденція збільшення уповільнюється, а при великих вхідних напругах практично не збільшується; що відоб­ражено на рис.3.4г, де і представлена коливальна характеристика для “м^’якого” режиму АГ.

Рис.3.4. Побудова коливальної характеристики і фізичні

процеси при "м'якому" режимі роботи автогенератора.

При суміщенні коливальної характеристики і характеристики зворотнього зв'язку (рис.3.4д) дуже чітко можна прослідити фізичні про­цеси, які проходять в схемі автогенератора при "м'якому" режимі. Якщо , наприклад, на вході транзистора появляється незначна величи­на напруги U₁ (наприклад, при ввімкненні джерела живлення),то ця напруга U₁ по коливальній характеристиці викликав в транзис­торі струм першої гармоніки і_1.

Цей струм, протікаючи по контуру, визначає падіння напруги U_к , яке через коефіцієнт зворотнього зв'язку (і через характеристику зворотнього зв'язку) при, наприклад, К_зз3 викликає на індуктивності зв'язку L_зв напругу U_ізв= U₂ , яка є одночасно вхідною напругою. Вона, як видно на рис.3.4д , викликає більшу амплітуду першої гармоніки і₂ по коливальній характеристиці. Цей струм і₂ першої гармоніки, протікаючи по контуру, че­рез характеристику зворотнього зв'язку викликає більшу величину вхідної напруги, і т.д.

Процес наростання амплітуди першої гармоніки і вхідної напру­ги зупиниться в точці В, що відповідає режиму установлення коливань

автогенератора. З рисунку 3.4д видно, що поява дуже малої вхідної напруги автогенератора приводить до плавного, "м'якого", зростання вихідної напруги, без стрибків, що і зумовило назву режиму. При збільшенні коефіцієнта зворотнього зв'язку (наприклад, К_зз4.) режим установлення коливань буде в точці 0_. Зменшення глибини зв'язку приводить до зменшення амплітуди вихідної напруги. Характеристи­ка зворотнього зв'язку при К_зз2 відповідає критичному режиму (є дотичною до коливальної характеристики), а при К_зз1 коливання в схемі АГ збуджуватись не можуть, оскільки при ній не виконується умова балансу амплітуд.

Виходячи з аналізу процесів, легко при "м'якому" режимі визначити залежність вихідної напруги від коефіцієнту зв'язку між

L_k і L_зв (рис. 3.5). Коливання з незначною вихідною напругою починаються при критичному зв'язку M_кр , при його збільшенні вихідна напру­га пропорційно збільшується, а при сильному зв'язку (точка С на рис. 3.4д) тенденція збільшення вихідної напруги зменшується.

"М'який" режим автогенератора використовується в малопотужних схемах, оскільки наявність початкового струму приводить до споживан­ня значної потужності від джерела живлення.

Рис.3.5. Залежність амплітуди вихідної напруги від коефіцієнту зв’язку при “м’якому” режимі.