Автогенераторы, общие сведения и принцип работы

Общие сведения

Рассмотренные ранее генераторы с внешним возбуждением представляют собой, как правило, устройства, предназначенные для усиления сигналов, источниками которых являются автогенераторы гармонических колебаний.

Автогенератором называется генератор электрических колебаний, автономно создающий незатухающие колебания. АГ можно классифицировать по многим признакам. Наиболее важными из них являются:

• тип используемого активного элемента,

• диапазон рабочих частот;

• вид колебательной (нагрузочной) системы,

• принцип создания незатухающих колебаний.

По первому признаку разделяют АГ на активных элементах с динамическим управлением электронным потоком и АГ на активных элементах со статическим управлением электронным потоком. Последние, в свою очередь, делятся на ламповые и полупроводниковые.

По второму признаку различают АГ, создающие колебания в диапазонах длинных, средних, коротких, метровых (как правило, полупроводниковые АГ) и дециметровых (обычно ламповые АГ) волн. В АГ диапазонов более коротких волн широко применяются активные элементы с динамическим управлением электронным потоком.

В зависимости от вида НС различают LC- и RC-схемы АГ, частотно-задающая часть которых состоит из индуктивностей и емкостей или из активных сопротивлений и емкостей, причем нагрузочная система LC-автогенераторов может состоять из элементов как с сосредоточенными, так и с распределенными параметрами.

Принцип создания незатухающих колебаний в любом АГ можно представить как процесс внесения в НС АГ отрицательного активного сопротивления, которое в отличие от положительного не потребляет энергию, а отдает ее. Отрицательное сопротивление может быть создано одним из следующих способов:

• использованием активных элементов, статические или динамические характеристики которых имеют участки с отрицательной крутизной;

• искусственным созданием участков с отрицательной крутизной на динамической характеристике активного элемента с помощью положительной обратной связи или использования конечного времени пролета электронов.

В радиопередающих устройствах наиболее широко применяются АГ с положительной обратной связью и резонансной НС. АГ такого вида, в свою очередь, различаются по способу осуществления обратной связи (трансформаторной, автотрансформаторной, емкостной) и по числу контуров (одноконтурные, двухконтурные).

Рассмотрим, каковы условия обеспечения самовозбуждения АГ, обобщенная функциональная схема которого показана на рис. 4.

Необратимые потери энергии в колебательной системе, вызывающие уменьшение амплитуды колебаний, должны непрерывно компенсироваться, т. е. для получения незатухающих колебаний необходимо, чтобы за один период колебаний в НС вносилось столько же энергии от источника питания, сколько в ней теряется за это же время, что и осуществляется в автогенераторе за счет тока выходного электрода, протекающего через колебательную систему. Это условие, определяющее количественную сторону пополнения энергии в

колебательной системе, называется балансом амплитуд. Цепь ОС должна создавать такой сдвиг фаз между напряжением на управляющем и выходном электродах, при котором энергия в колебательную систему подается в такт с собственными колебаниями в ней. Это означает, что в АГ надо выполнить определенные фазовые соотношения (баланс фаз).

Рис. 4. Обобщенная функциональная схема АГ.

Самовозбуждение АГ возможно только при одновременном выполнении баланса фаз и баланса амплитуд, что зависит от правильного выбора параметров элементов АГ. Рассмотрим, как обеспечиваются процессы самовозбуждения и генерации в различных схемах АГ.