12.2. Автогенератори з коливальними контурами

А втогенератори цього типу (LС-генератори) (рис. 12.2) містять коливальний контур у колі навантаження або в колі зворотного зв'язку. Контур виступає як фільтр для виділення коливань у вузькій смузі частот. У транзисторних автогенераторах контур може бути включений у коло колектора, емітера чи бази. Передачу напруги зворотного зв'язку організовують різними методами.

О

Рис. 12.2. Схема транзисторного LC-генератора з індуктивним зворотним зв’язком на біполярному транзисторі

рієнтовно необхідну для збудження LC-генератора величину коефіцієнта зворотного зв’язку можна вирахувати із співвідношення , прийнявши для біполярного транзистора. Опір z_кон.р повинен визначатися з врахуванням навантаження, що приєднується до автогенератора, і наявності кіл зворотного зв'язку. Очевидно, що збудження автогенератора відбувається при менших значеннях  у випадку застосування контурів високої добротності (z_кон.р=L_pQ), а також транзисторів з великою крутизною прохідної характеристики S чи великим значенням параметра h_21E.

Для оцінки амплітуди коливань в автогенераторі необхідно записати нелінійні рівняння для його струмів і напруг і знайти їх розв’язок. Виконання цієї задачі пов’язане з визначеними трудностями. Амплітуду стаціонарних коливань можна встановити, якщо за результатами експерименту побудувати графік залежності між амплітудами вихідної і вхідної напруг, і на ньому провести пряму, що відображає взаємозв'язок U_з.з.m=U_вих.m (рис. 12.3. а). Очевидно, що при появі вхідної напруги амплітудою U_вх.m1 на виході підсилювача з'явиться напруга амплітудою U_вих.m1, а по колі зворотного зв'язку на вхід підсилювача буде передана напруга зворотного зв'язку амплітудою U_з.з.m1=U_вих.m1. Так як ця напруга є вхідною, амплітуда напруги на виході збільшиться до значення U_вих.m2. Знову зростуть амплітуди напруги на вході і на виході й остаточно встановиться амплітуда коливань U_{вих.m вст}, обумовлена положенням точки М на перетинанні графіків для К_и і 1/.

Р ис. 12.3. Взаємозв'язок напруг генератора при «м’якому» (а) і «жорсткому» (б) режимах самозбудження

Графік для К_и показує, що підсилення по напрузі має місце при малих амплітудах вхідних напруг. Тому збудження автогенератора буде відбуватися при як завгодно слабкій первісній зміні напруги на вході підсилювача, що відповідає «м’якому» режиму збудження автогенератора.

Можлива така залежність між амплітудами напруг на вході і виході підсилювача, коли співвідношення К_и>1 виконується при амплітуді и вхідної напруги більшої деякого мінімального значення U_{вх.m min} (рис. 12.3, б). У цьому випадку збудження автогенератора відбувається тільки при досить великій амплітуді на вході підсилювача напруги. Такий режим самозбудження підсилювача виявиться «жорстким».

Високий к.к.д. генератора встановлюється при його роботі з відсічкою колекторного струму і досить великій амплітуді коливань. Оптимальний кут відсічки =50—60°. У залежності від амплітуди коливань розрізняють недонапружений, перенапружений і критичний режими. Для автогенератора на біполярному транзисторі режим визначається значенням мінімальної колекторної напруги u_Kmin рівної різниці напруги живлення E_К і амплітудного значення змінної складової колекторної напруги U_Кm. При u_Kmin=E_K-U_Km>u_Kнас режим вважається недонапруженним, при u_Kmin<u_Kнас — перенапруженним, при u_Kminu_Kнас — критичним.

В автогенераторі при великому опорі резистора R2 або великій ємності конденсатора C1 (див. рис. 12.2) у випадку сильного зворотного зв'язку може виникнути переривчаста генерація. Поява імпульсів базового струму досить великої амплітуди викликає зарядку конденсатора до напруги, що перевищує напругу запирання транзистора. Керування струмом транзистора під дією напруги зворотного зв'язку на якийсь час припиняється і відбувається зрив коливань. Після розрядки конденсатора коливання знову виникають. Переривчасту генерацію усувають зменшенням зворотного зв'язку і ємності конденсатора в колі бази.

У LC-генераторах виникають коливання, близькі за формою до синусоїдальних. Ці генератори стійко працюють при значних змінах параметрів транзисторів і напруги живлення, мають порівняно високу стабільність частоти. На дуже низьких, а тим більше на наднизьких і вкрай низьких частотах LC-генератори застосовуються порівняно рідко, тому що вимагаються котушки контурів великої індуктивності і конденсатори великої ємності. Контури генераторів стають громіздкими, мають низьку добротність. Крім того, збудження генераторів ускладнюється й у них приходиться створювати дуже сильний зворотний зв'язок.