7.4.4. Емкостная и индуктивная трехточки

Чтобы в трехточечной схеме рис. 7.20 могли возникнуть и сущест­вовать автоколебания, обратная связь в АГ должна быть положитель­ной. Это значит, что должно выполняться условие

R_y>0.

Как видно из (7.106), это условие выполняется тогда и только тогда, когда реактивные сопротивления jX₁ и jX₂ имеют одинаковый знак.

Если Х₁ < 0 и Х₂ < 0, то эти сопротивления имеют емкостный характер и соответствующая схема называется емкостной трехтон­кой (ЕТ) [4]. В простейшем варианте, показанном на рис. 7.21, а, такая схема состоит из емкостей С_х, С₂ и индуктивности Ь_ъ.

Если Х_х > 0 и Х₂ > 0, то эти сопротивления имеют индуктивный характер и соответствующую схему называют индуктивной трех­тонкой (ИТ) [4].

Простейший вариант ИТ, показанный на рис. 7.21, б, состоит из индуктивностей L_x, L₂ и емкости С₃.

Рис. 7.21. Высокочастотные эквивалентные схемы трехточечных автогенераторов:

а — емкостная трехточка; б — индуктивная трехточка

В АГ на биполярных транзисторах по схеме ЕТ вместо индуктив­ности L₃, как правило, включают последовательно соединенные

индуктивность L₃ и емкость С₃, имеющие на частоте I₀ такое же реактивное сопротивление, как индуктивность Z₃ (см. рис. 7.21, а). Аналогичную замену емкости С₃ последовательно соединенными элементами С₃ , Z,₃ делают в схеме ИТ (рис. 7.21, б). Как будет пока­зано далее, это позволяет реализовать требуемые в соответствии с расчетом режима АГ значения R_K с использованием индуктивностей,

позволяющих обеспечить на рабочей частоте достаточно высокую добротность контура.

Для расчета параметров схем ЕТ и ИТ формулы (7.107)—(7.112) необходимо дополнить выражениями для L_s, С_£. Кроме того, для рас­четов удобны вытекающие из (7.104), (7.111) выражения для к и р через параметры схем ЕТ и ИТ. Перечисленные соотношения имеют следующий вид.

Для емкостной трехточки:

(7.114)

(7.115)

(7.116)

Для индуктивной трехточки:

(7.117)

(7.118)

(7.119)

Опираясь на результаты примера расчета режима АГ, приведен­ного в конце п. 7.3.5, находим параметры колебательной системы

такого АГ, предполагая, что он построен по схеме ЕТ с цепью Z,₃ , С₃

между коллектором и базой. Отправным пунктом расчета является

выбор индуктивности L₃.

Реализовать катушку индуктивности с достаточно высокой доброт­ностью можно, если модуль ее реактивного сопротивления на час-

тоте колебаний лежит в пределах от 200 до 500 Ом. В соответствии с (7.114), (7.108) выберем

р₀ = (ω₀Z₁ )= 2πf₀ = 200 Ом

и при f₀ = 50 МГц из этого равенства и из (7.108) найдем

L₃ = L_T = 640 нГн; С_Ʃ = 16 пФ.

Предположим, что реализованная индуктивность имеет собствен­ную добротность Q_L = 100 и эта добротность равна добротности ненагруженного контура Q₀, так что

Qo = Q_L =100

При выбранном КПД контура η_к = 0,4 добротность нагруженного кон­тура находится по формуле (7.60), в соответствии с которой получим

Q = 60.

При найденных р и Q из (7.110) определяем

R_ое=12кОм.

По известному из расчета режима R_K = 245 Ом и найденному R_oe из (7.112) получаем

= 0,143 .

Далее по (7.116) при известном C_z находим

C₁ = C_Ʃ / p= 112пФ,

и из (7.115) при известном k = 0,1

С₂ = С₁/k = 1120 пФ.

В заключение из (7.114) находим

С*₃ = пФ

Таким образом, приведенные выше соотношения позволяют по результатам расчета режима найти все параметры высокочастотной эквивалентной схемы одноконтурного АГ.

Вопрос о том, какую из трехточек следует брать за основу при построении реальных схем, решается по-разному. Решение зависит от рабочей частоты, требований к допустимой нестабильности час­тоты и к полосе перестройки, заданной мощности в нагрузке, ограни­чений на элементную базу и, в частности, на доступный набор АЭ

и индуктивных элементов, от требований к допустимому уровню высших гармоник в спектре выходного колебания. На практике мало­мощные АГ в настоящее время чаще выполняют на основе ЕТ. В этой схеме при прочих равных условиях может быть обеспечена более высокая стабильность частоты и более низкий уровень высших гар­моник в спектре выходного колебания. Более подробное сравнение этих схем по названным показателям качества приводится далее в связи с изучением проблем нестабильности частоты автоколебаний.