Генераторы с самовозбуждением

(автогенераторы).

Автогенераторы (АГ) преобразуют энергию постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний. АГ генерирует незатухающие колебания заданной частоты. АГ определяет стабильность всего радиопередающего устройства.

С хема АГ с индуктивной ОС

Если на колебательный контур подать скачек напряжения, например при включении питания, то в контуре возникают свободные колебания. За счет потерь в контуре, а так же за счет связи с нагрузкой эти колебания являются затухающими. Чтобы колебания были незатухающими необходимо компенсировать активные потери за счет энергии летящих электронов, которые в свою очередь получают энергию от постоянного источника анодного питания. Усилительный прибор поворачивает фазу колебаний на . Чтобы электроны прилетали синфазно со свободными колебаниями необходимо повернуть на и сигнал, который подается с выхода на вход за счет ОС и который модулирует поток электронов по плотности.

Энергия электронов должна быть достаточной для компенсации активных потерь в контуре. Чтобы усилитель мощности стал АГ должны выполняться 2 условия:

5. Баланс амплитуд

6. Баланс фаз

При выполнении условия 1 , где -коэффициент усиления лампы, - коэффициент передачи обратной связи, активные потери компенсируются и в контуре поддерживаются незатухающие колебания. Если это произведение будет >1, то колебания будут нарастать, усилитель мощности будет неустойчив и может сгореть. Если это произведение <1, то колебания затухают.

У словие баланса фаз (колебания усиленные усилительным прибором приходят в фазе со свободными колебаниями в контуре). Для выполнения условия баланса фаз, катушки в цепи обратной связи должны быть включены встречно. В данной схеме применяется последовательное питание анода и сетки. В цепи сетки включена цепочка автосмещения, которая в начальный момент времени, когда возникают колебания, не влияет на положение рабочей точки, а по мере нарастания колебаний и появления сеточного тока рабочая точка смещается в область отсечки. Связь колебательной системы и анода усилительного прибора – автотрансформаторная. Такая связь не характерна для ламповых схем. Неполное включение обычно применяется в транзисторных схемах.

В схеме автогенератора с автотрансформаторной обратной связью (б), баланс фаз осуществляется за счет подключения базы и коллектора к противоположным концам катушки контура. В ней используется неполное подключение усилительного прибора колебательного контура с тем, чтобы малое выходное сопротивление транзистора не шунтировало колебания в колебательном контуре. В транзисторных схема выбор положения рабочей точки осуществляется как с помощью автосмещения, так и с помощью принудительного смещения. В схеме с емкостной обратной связью (в), коллектор и база подключаются к противоположным концам цепочки, состоящей из С₄С₅. Средняя часть цепочки заземлена по высокой частоте. Цепочка С₄С₅ создает сдвиг по фазе равный . Колебательная система такого автогенератора представляет собой параллельный колебательный контур, собственная частота колебаний которого определяет частоту генерируемых колебаний. Связь контура с нагрузкой – емкостная, через делитель С₁ С₂. В данной схеме применяется принудительное смещение рабочей точки с помощью дополнительного источника питания. Возможны 2 режима самовозбуждения автогенератора:

• мягкий

• жесткий

М ягкий режим

где I U_вых = f(U_вх)

II U_вх = f(U_вых).

Линия II характеризует обратную связь, а линия I – зависимость выходного напряжения от входного. В точке А эти характеристики пересекаются в ней выполняется условие баланса амплитуд и баланса фаз. При подаче маленького скачка входного напряжения U_вх1 на выходе появляется напряжение U_вых1, которое за счет обратной связи подается на вход в виде напряжения U_вх2. Это напряжение вызывает появление напряжения на выходе U_вых2, которое по величине больше чем U_вых1. Колебания нарастают до значения U_выхА, которое соответствует установившемся колебаниям в колебательном контуре. Точка А называется точкой устойчивого равновесия.

Мягкий режим самовозбуждения требует незначительного скачка, например при включении питания. Но колебания происходят в режиме колебаний первого рода, который характеризуется малым КПД.