30.2 Режимы работы и возбуждения аг
Рассмотрим режим мягкого самовозбуждения АГ.
Исходное положение рабочей точки (А) обеспечивает значительное усиление подаваемого на затвор ПТ сигнала.
Напряжение на затворе (или на конденсаторе С) образуется в первый момент включения источника питания. Толчок напряжения питания возбуждает в контуре колебания с собственной частотой контура.
Согласно 2-му закону Кирхгофа запишем дифференциальное уравнение
(30.1)
где
,
далее:
(30.2)
Знак в правой части
зависит от включения катушки связи
(Lсв.),
т. е. от того положительная ОС или
отрицательная. Для малого сигнала
считаем
,
где
-
постоянная составляющая, несущественная
для анализа. Считаем далее
.
Перепишем (30.2) с
учетом
,
разделив все члены на LC:
(30.3)
( отметим, что
согласно формуле Томпсона
,
где
-
частота собственных колебаний контура).
Введем параметр
КОУ, Л.30, стр.3
(30.4)
Запишем (30.3) с учетом (30.4):
(30.5)
(30.5) описывает гармонические колебания с экспоненциально нарастающей во времени амплитудой (уравнение Вандерполя).
Решением этого уравнения будет
(30.6)
где А и В – постоянные, зависящие от начальных условий.
Практически всегда
,
поэтому частота колебаний близка к
.
График, построенный по (30.6) показан на рис 30.2(б).
Возникновение колебаний в АГ происходит при включении питания. Скачек напряжения при разложении в ряд Фурье дает широкий спектр из которого выделяется контуром напряжение резонансной частоты (рис. 30.2а).
а) б)
Рис. 30.2. а) – скачок напряжения и его спектр, б) – зависимость u(t) при
самовозбуждении АГ.
Выходное напряжение нарастает до определенного уровня, т. к. указанная система – нелинейная. Ограничения амплитуды обусловлены величиной Еп, внутренним сопротивлением транзистора, потерями в контуре, Е отс.
На некотором этапе рост напряжения прекращается и наступает установившийся – стационарный режим работы АГ. Переход от режима самовозбуждения к стационарному режиму показывает колебательная характеристика АГ (зависимость выходного тока 1-й гармоники от напряжения на выходе (затворе) АГ) (рис 30.3).
КОУ, Л.30, стр.4
Рис. 30.3. Колебательные характеристики АГ:
1 – для мягкого режима самовозбуждения,
2 – для жесткого режима самовозбуждения.
В режиме жесткого самовозбуждения колебательная характеристика (2) и линия ОС для Кос > Кос кр. имеют три общие точки «О», «А» и «В». Колебания возникают, когда амплитуда входного напряжения становится больше Um вх А. Достигается устойчивый колебательный режим (точка «В») с Umax.