Контрольные вопросы

1. Дать определение понятию «автогенератор».

2. Пояснить назначения каждого устройства на обобщенной структурной схеме АГ

3. Каково назначение цепи обратной связи и какой вид обратной связи используется в автогенераторах?

4. Назвать условия самовозбуждения генераторов.

5. Дать аналитическую запись условий самовозбуждения генераторов.

6. Как обеспечивается в АГ мягкий режим самовозбуждения?

7. Как обеспечивается в АГ жесткий режим самовозбуждения?

8. Указать достоинства и недостатки мягкого и жесткого режимов самовозбуждения.

9. Когда режим работы АГ называется комбинированным?

Автогенераторы типа lc

Автогенератор LC с трансформаторной обратной связью

Рис. 22  LC-генератор с трансформаторной обратной связью

При включении питания в схеме рис. 22 начинаются переходные процессы, в результате - на входе усилительного элемента появляются слабые колебания различных частот. Эти колебания усиливаются а колебательный контур выделяет гармонику одной частоты. Часть сигнала за счет взаимоиндукции между обмотками трансформатора поступит с выхода на вход схемы - это напряжение U_ос. Если фазы U_ос и U_вх совпадают, эти напряжения суммируются. Результирующий сигнал усиливается транзистором, амплитуда колебаний начинает возрастать. Этот процесс называется самовозбуждением автогенератора.

Затем генератор переходит в стационарный режим, т.е. рост амплитуды прекращается. Это происходит из-за перехода режима работы транзистора в режим насыщения и отсечки. Гармоническая форма колебаний сохраняется из-за наличия колебательного контура.

Баланс фаз выполняется за счет встречного включения обмоток трансформатора: транзистор создает сдвиг фазы сигнала на 180 градусов и трансформатор обеспечивает еще 180 градусов. Баланс амплитуд выполняется за счет правильного выбора взаимной индуктивности катушек трансформатора. На практике коэффициент взаимной индукции можно поменять, поменяв количество витков в обмотках, расстояние между катушками или применив сердечник.

Частота гармонических колебаний зависит от параметров колебательного контура. Изменить частоту генерируемых колебаний можно изменив параметры колебательного контура: либо величину емкости, либо - индуктивности.

Недостаток схемы: низкий КПД, т.к. генератор работает в мягком режиме. Достоинство: самостоятельный плавный выход на стационарные колебания

Автогенератор с автоматическим смещением

На практике часто используется комбинированный режим самовозбуждения. В этом режиме фиксированное смещение U₀ обеспечивает рабочую точку (точку покоя) на середине крутого линейного участка вольт-амперной характеристики (ВАХ) транзистора, т.е. мягкий запуск. Затем, по мере нарастания выходного и входного токов, рабочая точка автоматически смещается вниз по ВАХ, что соответствует более экономичному жесткому режиму автогенератора.

Рис.23. LC-генератор с автоматическим смещением

После включения источника питания Е_К заряжается С₂ (рис. 23) и разряжается через L₂. L₁ имеет магнитную связь с контуром L₂ С₂ и при появлении тока в L_2, в катушке L₁ наводится ЭДС взаимоиндукции. Эта ЭДС создает переменное возбуждающее напряжение между базой и эмиттером транзистора и управляет его коллекторным током. Благодаря усилительным свойствам транзистора возникшие колебания нарастают и переходят в стационарный режим.

Коэффициент передачи цепи ОС: K_OC = M / L₂.

При высокой избирательности колебательного контура основным током, питающим колебательный контур, является ток первой гармоники.

Трехточечные схемы автогенераторов

В практических схемах автогенераторов колебательные контуры подключают к усилительному элементу тремя точками. При этом подключении должен выполняться баланс фаз и иметь место резонанс.

Все схемы таких автогенераторов можно привести к упрощенной, так называемой трехточечной схеме (рис. 24).

Рис. 24 а) Обобщенная трехточечная схема.

б) Индуктивная трехточка. в) Емкостная трехточка.

В обобщенной схеме колебательная система (контур), состоящая из трех реактивных сопротивлений Х_КБ, Х_БЭ, Х_КЭ, подключена к транзистору в трех точках К, Б , Э. По ним протекает общий коллекторный ток I_K. Он создает колебательные напряжение U _БЭ = I_К X_БЭ и U_КЭ = I_К X_КЭ, которые для выполнения баланса фаз должны быть противофазными. Это возможно только при одинаковом характере (знаке) сопротивлений Х_БЭ и Х_КЭ.

Характер третьего сопротивления должен быть противоположным, иначе резонанс в контуре будет невозможен. В результате возможны два варианта трехточечных схем: индуктивная, в которой напряжение ОС снимается с индуктивности, и емкостная, где это напряжение ОС снимается с емкости.

Генератор с автотрансформаторной ОС (индуктивная трехточка) (рис. 25)

К трем точкам колебательного контура второго вида L₁C₄ (К, Э, Б) подключены коллектор, база и эмиттер через емкости С₁, С₂, С₃ транзистора.

Напряжение обратной связи U_БЭ снимается с части витков L₁, которая одновременно служит делителем напряжения U_КБ, приложенного к контуру. Условие баланса выполняется тем, что напряжение U_БЭ противофазно выходному напряжению U_mВЫХ = U_КЭ.

Рис. 25 LC- генератор с автотрансформаторной ОС

Генератор с емкостной ОС (емкостная трехточка) (рис. 26)

Колебательный контур третьего вида L₁C₄C₅, соединен с соответствующими электродами транзистора точками К, Э, Б через емкости С₃, С₂, С₁.

Здесь применена схема параллельного коллекторного питания в которой источник питания, колебательный контур и транзистор включены параллельно. С₄ образует емкостную ветвь контура, а С₅ и L₁ индуктивную. Здесь напряжения U_КЭ и U_БЭ противофазны, т.к. токи ветвей контура направлены навстречу друг другу, и поэтому выполняется условие баланса фаз.

Рис.26 LC-генератор с емкостной ОС