Лекция 21

Многоконтурные автогенераторы (АГ). Схемы, классификация и основные параметры двухконтурных АГ. Регулировка частоты и амплитуды колебаний в двухконтурных АГ.

Двухконтурные аг. Классификация двухконтурных аг

В общем случае сопротивления х₁,х₂,х₃обобщённой трёхточечной схемы АГ (рис.19.23) могут быть образованы параллельными колебательными контурами, как это показано на рис.21.1, гдеω₁,ω₂,ω₃– круговые резонансные частоты соответствующих контуров. Такая схема представляет трёхконтурный АГ.¹

Очевидно, в представленной схеме трёхконтурного АГ частота автоколебаний не будет совпадать ни с одной из резонансных частот контуров, так как только на частотах, существенно отличающихся от резонансной частоты, колебательный контур имеет реактивную составляющую его сопротивления заметно превышающую активную составляющую.

Возможны схемы АГ с числом контуров больше трёх. На рис.21.2 представлена схема четырёхконтурного АГ, у которого четвёртым контуром является контур внешней нагрузки (например, антенно-фидерной системы в случае мощного АГ СВЧ) с собственной частотой настройкиω_Н. Контур внешней нагрузки связан с контуром, включенным между анодом и сеткой лампы. Эта схема также может быть приведена к обобщённой трёхточечной схеме (рис.19.23), но при этом следует иметь в виду, что сопротивление между анодом и сеткой лампы представляет эквивалентное сопротивление двух связанных контуров с собственными частотамиω₃иω_Н. Связь между контурами может быть любая (на схеме показана магнитная связь). Аналогично можно поступить, если внешняя нагрузка связана не с анодно-сеточным, а с другим контуром, например, анодно-катодным. В общем случае при определении сопротивления сеточно-катодного контура, имеющего собственную частотуω₁, следует учитывать потери в цепи сетки из-за наличия сеточного тока.

Очевидно, чем больше контуров в АГ, тем сложнее и труднее его настраивать. Поэтому на практике находят применение трёхконтурные и двухконтурные схемы АГ, причём наиболее широко применяются двухконтурные АГ, особенно в диапазоне СВЧ и в схемах с кварцевой стабилизацией частоты.

Если в схеме трёхконтурного АГ (рис.21.1) вместо одного из контуров будет включена ёмкость, то мы получаем три разновидности схем двухконтурных АГ, соответственно на лампе и транзисторе. Эти схемы показаны на рис.21.3.

В зависимости от того, какой электрод является общим для обоих контуров, принята следующая классификация схем двухконтурных АГ: схемы (рис.21.3,а) называются схемами двухконтурного АГ соответственно с общим катодом и с общим эмиттером; схемы (рис.21.3,б) – соответственно схемы двухконтурных АГ с общей сеткой и с общей базой; схемы (рис.21.3,в) – схемы двухконтурных АГ с общим анодом и с общим коллектором, соответственно. Одиночные ёмкостиС₃,С₂,С₁в соответствующих схемах двухконтурных АГ (рис.21.3,а,б,в) называются ёмкостями связи. Часто общий для контуров электрод АЭ (лампы или транзистора) заземляется. Однако последнее необязательно.

Как видим, колебательная система любого двухконтурного АГ по схеме рис.21.3 представляет систему двух параллельных колебательных контуров с внешней ёмкостной связью. В таких системах, как известно, при превышении связи между контурами некоторого уровня существуют две частоты собственных колебаний, в окрестности которых система проявляет свойства, характерные для параллельного колебательного контура.²Эти частоты носят название частот связи, из которых большая называется верхней, а меньшая – нижней. Как ниже увидим, в представленных на рис.21.3 схемах двухконтурных АГ автоколебания возможны только на одной частоте связи, на которой коэффициент обратной связи оказывается положительным. Для второй частоты связи коэффициент обратной связи получается отрицательным и устойчивые автоколебания на ней невозможны.

Существует ещё одна разновидность двухконтурного АГ, получаемого из одноконтурного, у которого полезная нагрузка формирует второй контур, связанный с контуром АГ. В итоге колебательная система АГ представляет два связанных контура и при превышении определённого уровня связи у такой системы, как уже отмечалось, существуют две резонансные частоты – верхняя и нижняя частоты связи, на которых двухконтурная система проявляет свойства параллельного колебательного контура. У такого двухконтурного АГ коэффициент обратной связи оказывается положительным на обеих частотах связи и в зависимости от величины обратной связи и других параметров схемы автоколебания могут установиться на любой частоте связи. Может быть и так, что при одних и тех же параметрах схемы в зависимости от начальных условий (в теории таких АГ говорят: в зависимости от «истории системы») образуются автоколебания то с одной, то с другой частотой. Это явление называется затягиванием частоты. На рис.21.4 представлена схема рассматриваемого двухконтурного АГ на основе одноконтурного АГ с трансформаторной обратной связью. Принципиально может быть одноконтурный АГ с автотрансформаторной или с ёмкостной обратной связью. АГ может быть выполнен как на лампе, так и на транзисторе.