3564

то получим токи, соответствующие графическому решению уравнения для заданного угла отсечки. Точка Б соответствует режиму самовозбуждения, точка А – стационарному режиму (рис. 2.134).

21

Ток эмиттера уменьшается и смещение уменьшается, средняя крутизна растѐт, в результате чего колебания возобновляются. Для того, чтобы предотвратить прерывистую автогенерацию, постоянная

тота генерации.

В трѐхточечных схемах контур АГ включѐн в выходную цепь АЭ не полностью. В схеме ѐмкостной трѐхточки (рис. 2.135)

известной как схема Клаппа, введением конденсатора С3 и под-

бором индуктивности контура L1 можно добиться еѐ максимальной добротности на рабочей частоте.

Введение конденсатора С3 уменьшает коэффициент

включения транзистора к контуру, снижая тем самым дестабилизирующее влияние изменяющихся параметров транзистора на частоту автогенератора.

Эквивалентная схема такого модифицированного автогенератора представлена на рис. 2.135, а.

Рис. 2.135

23

2.18 Cтабилизация частоты колебаний автогенераторов. Автогенераторы с фазированием

С повышением рабочей частоты крутизна АЭ становится

ность частоты и ухудшается форма колебаний. Это наблюдается для биполярных транзисторов в верхней части диапазона ОВЧ, а также в диапазонах УВЧ и СВЧ.

Для устранения этих недостатков в схеме АГ коэффициент обратной связи должен быть комплексным и должен удовлетворять

условию s к 0 .

Схемы, в которых выполнено это условие называются схемами с полным фазированием. Для создания необходимого фазового сдвига в цепи обратной связи в схему вводят специальную фазокомпенсирующую цепочку (рис. 2.136).

Z3

Сф

Z1

Rф Z2

Рис. 2.136

Стабилизация частоты колебаний автогенераторов с применением кварцевых резонаторов

Основным требованием предъявляемым к автогенераторам является высокая стабильность частоты колебаний. Отклонение частоты автогенератора от заданной называется нестабильностью частоты. Различают абсолютную и относительную нестабильность частоты.

Абсолютная нестабильность частоты ƒ представляет разность между фактической частотой автогенератора и ее номинальным значением ƒ=ƒфакт-ƒно.

24

Относительной нестабильностью называют отношение абсолютной ƒ к номинальному значению частоты автогенератора. Нормы допустимой нестабильности частоты установлены определенными стандартами. Нестабильность частоты обусловлена воздействием на автогенератор дестабилизирующих факторов. Частота колебаний автогенератора определяется: собственной частотой эквивалентного колебательного контура и его добротностью; фазового сдвига между первой гармоникой выходного тока и напряжением контура.

Эквивалентный колебательный контур определяется индуктивностью и емкостью, вносимыми комплексными сопротивлениями от активного элемента, параметрами нагрузки. Под действием дестабилизирующих факторов параметры эквивалентного контура автогенератора изменяются во времени. Основными дестабилизирующими факторами являются: изменение температуры, изменение напряжения питания, старение элементов. Кроме того, дестабилизирующими факторами могут быть воздействия облучения, вибрации и другие. Отклонения температуры вызывают изменения режимов работы транзисторов, а также изменения емкостей его коллекторного и эмиттерного p-n-переходов. Колебания температуры изменяют параметры конденсаторов, индуктивности. Обкладки конденсаторов при колебаниях температуры изменяют геометрические размеры, изменяется диэлектрическая проницаемость, в результате емкость конденсаторов также изменяется.

Относительное изменение частоты автогенератора при изменении температуры на 1˚С называется температурным коэффи-

Для температурной стабилизации транзисторных схем, например, применяют автоматическое смещение включением резистора в эмиттерную цепь.

Эффективным способом термостабилизации яаляется термостатирование. Кроме того, применяется включение в схему термокомпенсирующих элементов. Для уменьшения нестабильности частоты автогенераторов необходимо применение колебательных систем с высокой добротностью. Чем выше добротность, тем круче фазочастотная характеристика, тем меньше отклонение генерируемой частоты.

25

Так как всякое изменение режима работы усилительного элемента ведет к изменению фазового сдвига в цепи обратной связи, что вызывает отклонение частоты, для повышения стабильности частоты автогенератора следует применять в нем контур с высокой добротностю. Добротность нагруженного контура зависит от сопротивления, вносимого последующим каскадом. Для повышения добротности вносимое сопротивление нужно уменьшать, что достигается уменьшением связи последующего каскада с выходной цепью задающего автогенератора.

Для уменьшения влияния температуры на параметры элементов автогенераторов необходимо использование материалов с малым температурным коэффициентом. Катушки индуктивности изготовляются на керамическом каркасе. Накрутку осуществляют вжиганием серебра в керамику. Для печатных плат используют керамику или фторопласт с малым температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Перечисленные выше меры стабилизации обеспечивают относительную нестабильность

менных радиоэлектронных средств(РЭС). Для обеспечения лучшей стабилизации необходимо использовать пьезоэлектрический резонатор, в том числе кварцевые резонаторы. Эквивалентная схема кварцевого резонатора содержит индуктивность - Lкв, емкость выводов - Св (рис. 2.137).

Св

Рис. 2.137

В такой схеме возможны два резонанса в последовательном

контуре rкв, cкв, Lкв на частоте f1( кв) и в параллельном контуре rкв, cкв, Lкв, cв на частоте f2( 0), причем частота параллельного резонанса

26

f2>f1. Зависимости сопротивлений кварцевого резонатора Хкв и Rэ представлены на рис. 2.138.

Рис. 2.138

На частотах в интервале от f1( кв) до f2( 0) резонатор имеет индуктивное сопротивление, в остальном диапазоне частот емкостное сопротивление. Кварцевый резонатор обладает очень высокой добротностью более 10000, а для обычного контура Q=100…200.

Схемы кварцевых автогенераторов

Ввысокостабильных схемах автогенераторов кварцевый резонатор может быть применен как высокостабильная и высокоэталонная индуктивность вместо индуктивности в трехточечной схеме (осцилляторные схемы), либо как высокодобротный последовательный колебательный контур в цепи положительной обратной связи (фильтровые схемы). При последовательном резонансе сопротивление кварцевого резонатора активно и минимально. На частоте последовательного резонанса коэффициент ОС максимален и сильно уменьшается при отклонении от резонансной частоты.

Восциляторных схемах колебания генерируются на частотах, когда кварц имеет индуктивное сопротивление, на других частотах баланс фаз не выполняется и колебания в автогенераторе не возникают. На практике чаще всего кварц включают вместо индуктивности в емкостной трехточечной схеме (рис. 2.139).

27

тор, то получим автогенератор, работающий на частоте кварца. Эта схема называется схемой Батлера (рис. 2.143а).

Баланс фаз обеспечивается тем, что напряжение через кварцевый резонатор подается на эмиттер в противофазе. Баланс амплитуд достигается подбором сопротивления резистора Rэ.

Создание высокостабильных колебаний в схеме Батлера достигается включением в цепь обратной связи эмиттерного повторителя на транзисторе VT2 (рис. 2.143б).

30