1. Назначение автогенераторов и их классификация. Физические явления в автогенера­торе.

2. Структурная схема автоколебательной системы. Условия баланса фаз и баланса ам­плитуд.

Генерирование эл. колебаний – это процесс формирования переменных напряжений или токов определенной формы и частоты. Устройство реализующее этот процесс наз. генератором.

Используется в составе радиотехнических систем: генераторы несущего колебания, опорных напряжений и тактовой частоты, гетеродины, задающие генераторы и др.

В зависимости от режима работы различают:

• генераторы с внешним возбуждением

• генераторы с самовозбуждением (автогенераторы)

Форма генерируемых колебаний может быть различна. Широко используются генераторы гармонических колебаний и импульсных колебаний.

U_вых(t)

U_ос(t)

В кач-ве нелин. и усиливающего устройства используется активный элемент с нелинейной ВАХ. Избирательная цепь может быть построена с использованием различных фильтров. Цепь обратной связи пассивная и линейная. Активный элемент с избирательной системой образует нелинейный усилитель.

Т. о. автогенератор – это по существо усилитель охваченный положительной обратной связью. При включении питания генератор формирует сигнал:

переходный режим : K_у > 1 стационарный режим: K_у = 1

K_у – коэф. усиления усилителя

усиления цепи обр. связи

В процессе нарастания амплитуды неравенство K_у > 1 , должно первратится в равенство K_у = 1.

Как следует из физики работы усилителя , с ростом амплитуды вх. колебания уменьшается крутизна ( S↓ => K_у = S R_u ↓ )

Типы автогенераторов :

• АГ с внешней обр. связью. Построены с использованием LC контуров и RC фильтров. При использовании LC контура возможно построение трехточечных генераторов и генераторов с трансформаторной ОС.

• АГ с внутренней обр. связью. Эффект обр связи сосредоточен внутри усилителя за счет использования в схеме элемента с отриц. сопротивлением, т.е. ВАХ, имеющей падающий участок (туннельный диод)

LC генератор – резонансный усилитель с цепью полож. обр. связи, образованный индуктивно связанными катушками с коэф. взаимоиндукции М. ( )

3. Принцип работы lc-автогенератора с трансформаторной обратной связью. Возник­новение колебаний и стационарный режим работы.

4.Анализ установившегося режима автогенератора. "Мягкий" и "жесткий" режимы самовоз­буждения

За счет взаимоиндукции М между усилителем и колебательным контуром действует ОС.

- коэффициент передачи цепи обратной связи.

Условие стационарности режима колебаний записывается в виде · , (25)

откуда следуют два условия - для амплитуд и для фаз:

, получим либо

Вид кривых для S_cp(U₁) и K_cp(U₁) зависит от режима работы генератора (мягкий или жесткий), что определяется положением рабочей точки на проходной ВАХ транзистора.

Различают два случая (рис.9):

1. Рабочая точка на линейном участке (большие углы отсечки ).

Рабочая точка на нижнем сгибе или левее (углы отсечки ).

Рис. 9. Положение рабочей точки на ВАХ транзистора при мягком (1) и жестком (2) режимах работы

Рис. 10. Зависимости средних параметров для мягкого режима

Рис. 11. Зависимости средних параметров для жесткого режима

Рис.10 соответствует мягкой системе, ее фазовый портрет изображен на рис.4,б. Колебания с амплитудой устойчивые.

Рис.11 соответствует жесткой системе, ее фазовый портрет изображен на рис.5,б. Из двух точек пересечения - устойчивая, а - неустойчивая.

Рис.12. Зависимости амплитуды автоколебаний от величины обратной связи для мягкого (а) и жесткого (б) режимов

В мягком режиме (рис. 10), если , то прямая обратной связи лежит выше кривой , и поэтому автоколебания невозможны. При автоколебания возникают , и с дальнейшим ростом их амплитуда плавно растет (рис. 12,а). С уменьшением картина повторяется в обратном порядке.

В жестком режиме ( рис.11 и рис.12,б) самовозбуждение не наступает до тех пор, пока связь не достигает . При этом амплитуда скачком увеличивается до и далее растет с ростом . При обратном движении колебания не срываются вплоть до значения , когда их амплитуда уменьшается до .

В области связи колебания самопроизвольно не возникают, однако если принудительно «забросить» систему за неустойчивую точку , то она перейдет в режим стационарных колебаний с амплитудой .

Мягкий режим предпочтителен с точки зрения легкости возбуждения автоколебаний, однако он характеризуется относительно невысоким КПД, так как работа ведется с углами отсечки . В жестком режиме , и можно получить высокий КПД, но следует принимать специальные меры для возбуждения системы, что неудобно.