9.Автоматическое смещение в автогенераторах, его роль. Прерывистая генерация

При разработке АГ повышенной мощности большое значение приобретают вопросы, связанные с получением приемлемых энергетических показателей и прежде всего КПД. Для получения высокого КПД в АГ целесообразно использовать критический режим работы активного элемента при углах отсечки по выходному току порядка (80°÷90°). Однако выбор фиксированного смещения, обеспечивающего указанные углы отсечки, затрудняет выполнение условия самовозбуждения АГ. Для устранения этого противоречия в АГ применяют комбинацию автоматического и фиксированного смещения. Рассмотрим сказанное на примере транзисторного АГ, представленного на рис.15.

Рис.15.Схема АГ с автотрансформаторной ПОС

В этом АГ автоматическое смещение осуществляется за счет резистора R1, включенного в цепь эмиттера, и резистора R2, включенного в цепь базы. После включения питания на базе относительно эмиттера будет действовать смещение, равное

.

Так как (рис.16), то при выборе параметра регенерации >1 в АГ будет выполняться условие самовозбуждения и начнется рост амплитуды колебаний. Одновременно начнут расти значения постоянной составляющей коллекторного и базового токов. Это приведет к уменьшению постоянного напряжения смещения на базе относительно эмиттера. В установившемся режиме оно должно принять расчетную величину

и обеспечить угол отсечки коллекторного тока в заданных пределах. Рабочая точка переместится из положения в положение (рис.16).

Рис.16. Процесс установления колебаний и смещения в АГ

При нормальной работе АГ в установившемся режиме наличие автоматического смещения стабилизирует режим транзистора по постоянному току, что благоприятно сказывается на стабильности частоты колебаний и постоянстве отдаваемой АГ колебательной мощности.

Вместе с тем наличие в АГ автоматического смещения при определенных условиях может привести к появлению прерывистой генерации, сущность которой заключается в периодическом возникновении и срыве автоколебаний. Подробно указанное явление рассмотрено в [3] и показано, что основными причинами возникновения прерывистой генерации в АГ являются наличие двух инерционных процессов и неправильный выбор соотношения их постоянных времени. Первый инерционный процесс связан с нарастанием амплитуды колебаний в контуре АГ и характеризуется постоянной времени контура . Второй процесс связан с увеличением запирающего смещения на управляющем электроде и характеризуется постоянной времени цепи смещения . Оба эти процесса взаимосвязаны, так как рост амплитуды колебаний вызывает увеличение токов , и запирающего смещения. Рассмотрим конкретный пример.

Предположим, что порог регенерации в схеме АГ рис.15 удовлетворяет условию <0,5. Если , то за время нарастания амплитуды колебаний от нуля до установившегося значения смещение на базе практически не меняется и процесс установления колебаний протекает так же, как при фиксированном смещении, равном . Установившийся режим АГ будет соответствовать точке В₁ (рис.17), являющейся точкой устойчивого равновесия. Однако по мере увеличения на базе запирающего напряжения эта точка начнет медленно перемещаться по линии порога регенерации в сторону меньших значений за счет деформации функции , проходя последовательно положения В₂ и В₃. Если рост запирающего смещения не прекратится и точка В достигнет положения В₄, когда функция только коснется линии порога регенерации, условие (30) устойчивости установившегося режима нарушится, и в АГ произойдет срыв генерации. Процесс начнет повторяться, как только разрядятся емкости цепей автосмещения и снова выполнится условие самовозбуждения (рис.18). Представленная схема появления прерывистой генерации весьма упрощенно отражает реальные процессы, происходящие в АГ с автоматическим смещением. При другом соотношении и , других уровнях вид импульсной последовательности будет существенно отличаться от того, который представлен на рис.18.

Рис.17. Пояснение причин появления прерывистой генерации в АГ

В целом прерывистая генерация является вредным явлением и борьба с ней сводится к уменьшению инерционности цепей автосмещения.

Рис.18. Возможный вид прерывистого колебательного процесса в АГ