Т.к. в схеме имеется контур СК LК, то компоненты нестационарного тока с частотой, совпадающей с резонансной частотой контура f0, усиливаются в Q раз сильнее, то есть в схеме появляются практически гармонические колебания с частотой, равной резонансной частоте контура.

Комплексный коэффициент передачи по напряжению К

Возможны 2 варианта трехточечной схемы АГ.

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Лекции по курсу УГиФС / 2_LC_генераторы.ppt

Скачиваний:

Добавлен:

12.03.2015

Размер:

3.19 Mб

Скачать

☆

1 / 31 2 3 > Следующая >>>

		iА
L1	LC		СК	LК
L1	LC
е	uC (t)
	uC (t)
	СБЛ	СБЛ	+Е
	-Е		+Е	А
	С			А

			iА
	L1	LC	СК	LК	L2
е					L2

		uC (t)
		uC (t)
		СБЛ	СБЛ	+Е
		-Е		+Е
		С		А

а	б
В АГ сигнал возбуждения, в отличие от ГВВ (рис. а), подаётся не от внешнего

источника, а от собственной нагрузки в выходной цепи АЭ через цепь обратной связи, например, с использованием катушек индуктивности L1 и L2 (рис. б).

При включении напряжений питания (схема б) в начальный момент появляется нестационарный анодный ток iА, который протекает через ветви СК и LК контура в выходной цепи АЭ. Протекающий через ветвь LК контура ток создаёт в ней переменную ЭДС, которая через катушки L2, L1 и LС прикладывается ко входу АЭ, обеспечивая сигнал возбуждения uC (t). При достаточной величине связи между парами катушек и соответствующей полярности соединения катушек L1, L2, сигнал возбуждения будет увеличивать ток в цепи контура, что приведёт к дальнейшему

росту переменной ЭДС и сигнала возбуждения и т.д.

Процесс нарастания выходного тока АЭ, соответственно и переменных напряжений в схеме, не будет протекать беспредельно.

Практически, из-за нелинейности статических ВАХ лампы или транзистора (обычно с ростом тока или напряжения сигнала коэффициент усиления АЭ падает), процесс самовозбуждения устанавливается при значениях токов, не достигающих тока насыщения.

После достижения током АЭ определённой величины в схеме устанавливаются стационарные колебания, амплитуда и частота которых остаются постоянными. При этом роль генераторного прибора сводится к поддержанию постоянства этих колебаний.

Условия, при которых в схеме поддерживаются постоянные колебания, определяются основным уравнением АГ в установившемся режиме и известны как

условия баланса фаз и баланса амплитуд.

Структурная схема АГ

АЭ -активный

Кчетырёх-полюсник

Комплексный коэффициент

передачи АЭ по напряжению

КС - пассивный

четырёх-полюсник

K U*

Kej K ,

U 1

e j

Комплексный коэффициент передачи по

U* 1

напряжению пассивного четырёхполюсника

U 2

Для замкнутой системы в установившемся

или

режиме должно выполняться соотношение

Это равенство можно расписать в виде двух условий: К ∙ = 1 - баланс амплитуд;

φK + φ = 2πn, n = 0, 1, 2 ...- баланс фаз, при К < 1 - амплитуда уменьшается;

при К > 1	- амплитуда увеличивается.	4

К ∙ = 1 - баланс амплитуд

*	Ke j K ,
K U* 2	Ke j K ,
*
U 1
*
*
U* 1	ej
U 2

2700

900

φK + φ = 2πn, n = 0, 1, 2 ...- баланс фаз

Баланс фаз и баланс амплитуд определяют условие самовозбуждения. Баланс фаз позволяет определить f, а баланс амплитуд - амплитуду

колебаний U2 АГ.

Для реальных АЭ коэффициент передачи K нелинейно зависит от амплитуды входного сигнала.

Колебательная характеристика (КХ) - это зависимость амплитуды первой гармоники контурного тока от амплитуды управляющего напряжения при разомкнутой цепи обратной связи (ОС). См. рис.

=UВХ/UВЫХ

График колебательной характеристики

В точках 1,2,3 - выполняется баланс амплитуд.

При 2 точки 1, 3 – точки устойчивого равновесия, а точка 2 – неустойчивого.

Точки устойчивого равновесия - точки пересечения линии ОС с КХ, в которых угол наклона КХ к оси абсцисс больше угла наклона линии ОС.

В противном случае точки пересечения линии ОС с КХ являются точками

неустойчивого равновесия.

=UВХ/UВЫХ	Различают		мягкий и	жесткий
=UВХ/UВЫХ	режимы самовозбуждения.
	режимы самовозбуждения.
	Если	характеристика		ОС имеет
	вид 3,	то	генерация	возникнет

4самопроизвольно (К > 1), а

система перейдет в устойчивую точку 4 (К = 1). Такой режим возбуждения называют мягким.

График колебательной	При 1 и 2 колебания не могут
характеристики	возникнуть из-за малых флуктуаций
	напряжения UВХ (К < 1), система

остается в устойчивой точке 1.

При величине ОС 2 для вывода системы из устойчивого начального состояния (т.1) необходимо напряжение возбуждения, превосходящее UВХ2 по

амплитуде, т. e. необходим начальный толчок, который выведет систему за неустойчивую точку 2. После чего установятся выходные колебания с постоянной амплитудой, соответствующей напряжению UВХ3 (т.3) . Такой

режим возбуждения называют жестким.

		IВЫХ	LC - генераторы
		IВЫХ
	ИАЭ		ИАЭ – идеальный активный элемент (ИИТ),
	ИАЭ		ZВХ >>1,	ZВЫХ>>1;	ZВХ/ ZВЫХ>>1.
		-IВЫХ	ZВХ >>1,	ZВЫХ>>1;	ZВХ/ ZВЫХ>>1.
		-IВЫХ	ОПЧ – объединенный пассивный четырех-
		Z3	полюсник,	включает	все внутренние потери	R
UВХ		Z3	и реактивные проводимости L, C (контур).
UВХ	Z2	Z1	UВЫХ
			Эквивалентная схема АГ называется
	ОПЧ		обобщенной трехточечной схемой.
	ОПЧ

ВЫХ

ZН

ВЫХ ;

I ВЫХ S U ВХ ;

Эквивалентная схема АГ

Z 2

; S - комплексная средняя крутизна ИАЭ

ZН

Z1 Z 2 Z3

ВХ

ВЫХ Z 2

Z 2

ВЫХ

Z 2

ВЫХ ZН

ВЫХ ZУ

Z 2 Z3

2 Z3

Z1 Z 2 Z3

Z1 Z 2

ZУ

- управляющее сопротивление

Z 2 Z3

У отражает связь между

Управляющее сопротивление Z

ВХ и

ВЫХ

и равно:

ВХ

ZУ

ZН

I ВЫХ

U ВЫХ

ВХ

где

Z 2

коэф. ОС.

Z 2 Z3

U ВЫХ

ВЫХ

;

ВЫХ ZУ

ZУ

или

ZН 1

UВХ

S Zн

e j ( sн

) 1

В показательной форме

Здесь S, , н – сдвиги фаз, вносимые транзистором, цепью ОС и нагрузкой –

контуром.

Уравнения баланса амплитуд и баланса фаз соответственно:

S Zн

2 m (m=0,1,2...)

Пусть ИАЭ безинерционен ( S =0)
Пусть ИАЭ безинерционен ( S =0)	S	S и Z		R	j X	У
			У	У		У

Тогда условия генерации: ХУ=0 – баланс фаз; S RУ = 1 – баланс амплитуд.

		1 R1 j X1 ;
Z			Z2 R2 j X 2 ;			Z3 R3 j X3 ;

Т.к. колебательные системы АГ выполняют с малыми потерями для улучшения стабильности частоты, то R1/X1 <<1, R2/X2 <<1, R3/X3 <<1 и

Здесь R=R1+R2+R3, Х=X1+X2+X3=0 – определяет частоту генерации.

RУ X1 X 2 > 0 При R > 0 знаки X1 и X2 должны быть одинаковыми.
R
Тогда X3 должен быть противоположного знака. При этом никаких
ограничений на характер реактивности X1, X2 и X3 не накладывалось.	10
	10

R1 jX1 R2 jX 2

R1 R2 R3 j X1 X 2 X 3

а) индуктивная трехточка:	X1 > 0, X2 > 0,	X3 < 0
б) емкостная трехточка:	X1 < 0, X2 < 0,	X3 > 0;

			IВЫХ
	ИАЭ				Х3	Х1	Х3	Х1
					Х3


UВХ		Z3	U		Х2		Х2
UВХ	Z2	Z1	U	ВЫХ	Х2	а)		б)
	Z2	Z1		ВЫХ

ОПЧ

индуктивная трехточка

емкостная трехточка

Эквивалентная схема АГ

Трехточечные схемы АГ

Обозначим коэффициент передачи ИАЭ по напряжению при малом значении UВХ

через K0, тогда

K0 > K.

Коэффициент передачи ОПЧ не зависит от действующих напряжений,

следовательно

β = const. Кроме того, должно выполняться условие

β > 1/K0 = βКРИТ, где βКРИТ – критическое (минимально допустимое) значение

коэффициента передачи ОПЧ.

Величина G = K0β в теории АГ называется фактором генерации и в схемах

ламповых и транзисторных АГ обычно принимается G

= 2…3.

При малых потерях в элементах контура коэффициент ОС с учетом Х2+Х3= -Х1 при условии баланса фаз будет вещественным :

Z 2

jX 2

X 2

& &

Z 2 Z3

jX 2 jX 3

Х3

Х1

Сопротивление нагрузки Zн также вещественно:

X1 2

Х2

Z1 Z 2

Высокая стабильность частоты АГ, определяется добротностью колебательной системы, безинерционностью транзистора и выбранным режимом его работы.

Добротность ненагруженного контура QХХ = / rп, где rп - сопротивление суммарных потерь в контуре автогенератора. Обычно rL>>rC, поэтому можно считать, что QХХ = QL = 0L/rL.

Высокая добротность нагруженного контура обеспечивается при работе автогенератора на нагрузку с большим сопротивлением и при малом коэффициенте включения р контура в коллекторную цепь.

p	X1	X1		Cs	, где Cs – суммарная емкость контура,	C	C1 C2
	X3
							C1 C2 12
			C1			s

ρ - характеристическое сопротивление контура, ρ = 0 L3 .

При этом эквивалентное сопротивление контура (нагрузки АЭ)

Rн = RЭКВ =p2 ρQ .

Для развязки по постоянному току в схеме емкостной трехточки последовательно с L3 включают конденсатор C3.

Суммарная емкость контура в этом случае определяется из выражения

1 1 1 1

Cs C1 C2 C3

1 / 31 2 3 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Лекции по курсу УГиФС

#
12.03.2015492.03 Кб8419_Передатчики разл_назн.ppt
#
12.03.20151.3 Mб941_Радиосигнал и РПУ.ppt
#
12.03.2015621.57 Кб8920_Передатчики ТВ.ppt
#
12.03.2015281.09 Кб9021_Передатчики РРЛ и ССС.ppt
#
12.03.2015930.82 Кб8622_Побочные излучения.ppt
#
12.03.20153.19 Mб952_LC_генераторы.ppt
#
12.03.2015684.03 Кб883_RC_генераторы.ppt
#
12.03.2015366.08 Кб954_Кварцевый резонатор.ppt
#
12.03.20151.58 Mб1015_Кварцевые генераторы.ppt
#
12.03.2015414.72 Кб836_Нестабильность частоты.ppt
#
12.03.20152.88 Mб927_Стат_ВАХ АЭ.ppt