Тема 2.3. Генераторы гармонических колебаний.
Электронным генератором сигналов называется устройство, которое преобразует энергию сторонних источников питания в электрические колебания требуемой мощности, частоты и формы.
Среди генераторных устройств различают:
- генераторы синусоидальных (гармонических) колебаний;
- генераторы прямоугольных колебаний (генераторы импульсов);
- генераторы колебаний специальной формы.
По способу возбуждения генераторы подразделяются на:
- генераторы с независимым возбуждением;
- генераторы с самовозбуждением (автогенераторы).
Генераторы с независимым возбуждением являются усилителями колебаний, которые вырабатывают сторонние источники. Автогенераторы сами создают незатухающие колебания за счет использования ПОС.
Генераторы синусоидальных колебаний подразделяются на автогенераторы LC-типа и RC-типа. Генераторы синусоидальных колебаний обеспечивают на выходе устройства переменного тока (напряжения) заданной частоты. В автогенераторах LC-типа используется колебательный LC-контур.
С
труктурная
схема генератора с внешней обратной
связью содержит усилитель с коэффициентом
усиления К, частотно-избирательную
положительную обратную связь с
коэффициентом передачи β, а так же
отрицательную обратную связь ( на схеме
не показана).
Функционирование генератора можно разбить на два этапа:
этап возбуждения генератора;
этап стационарного режима.
На первом этапе в генераторе появляются колебания и амплитуда их постепенно нарастает. Основную роль на этом этапе играет цепь положительной ОС. Эта цепь определяет условия возбуждения колебания, их частоту и скорость нарастания.
На втором этапе амплитуда колебаний стабилизируется и генератор переходит в стационарный режим. После возникновения колебаний рост их амплитуды ограничивается отрицательной ОС.
Для работы генератора необходимо выполнение двух условий:
К*β
1;
.
Соотношение 1 называется балансом амплитуд. Амплитуда сигнала на выходе из
устройства
становится в К – раз больше, чем на
входе, но она ослабляется в
-раз
цепью обратной связи.
Для возникновения генерации необходимо выполнение условия
К*β>1.
Установившийся режим определяется условием
К*β=1.
Соотношение 2 называется балансом фаз. Возникший на входе сигнал после
прохождения усилителя и цепи обратной вязи должен возвратиться на вход устройства без изменения своей фазы.
–
это фазовые сдвиги,
вносимые усилителем и цепью обратной
связи.
Автогенераторы LC-типа различают по способу создания ПОС:
- автогенераторы с емкостной связью;
- автогенераторы с автотрансформаторной связью;
- автогенераторы с индуктивной связью (трансформаторной связью).
Они состоят из колебательного контура, в котором возбуждаются колебания нужной частоты, усилительного элемента (транзистора), усиливающего сигнал, который попадает на его вход через цепь обратной связи; цепи ПОС, обеспечивающей подачу энергии с выхода схемы на её вход в нужном количестве и в должной фазе, источника ЭДС, энергия которого преобразуется в колебательную энергию в контуре.