Транзисторный АГ по емкостной трехточечной схеме (схема Клаппа).
|
На рис. показана схема генератора Колпитца |
|
с емкостной обратной связью и однополярным |
|
источником питания. Особенностью генератора |
|
с емкостной обратной связью является наличие |
|
емкостного делителя напряжения, который |
|
определяет коэффициент передачи цепи |
|
обратной связи. |
|
В схеме Колпитца выходное напряжение |
|
между коллектором и общей шиной |
Схема транзисторного АГ |
формируется на конденсаторе С1, в то время как |
напряжение обратной связи (между базой и |
|
(схема Клаппа) |
общей шиной) — на конденсаторе С2. |
Разделительный конденсатор СР включен в L ветвь контура. При этом общая емкость контура СS становится меньшей, чем при двух конденсаторах С1, и С2. Для
сохранения той же частоты АГ нужно увеличивать L.
В результате характеристическое сопротивление контура = L/С растет и, контур при тех же потерях rп обладает большей Q. Это приводит к увеличению
стабильности частоты АГ. |
24 |
Генератор Хартли (схема индуктивной трехточки)
Вгенераторе Хартли используется катушка индуктивности с отводом, то есть автотрансформатор. Индуктивность этой катушки вместе с параллельно включенным конденсатором образуют колебательный контур и определяют резонансную частоту.
Всхеме генератора Хартли с общим эмиттером через конденсатор C2 на базу транзистора поступает переменное напряжение, которое по отношению к коллекторному напряжению сдвинуто по фазе на 180°, так что возникает положительная ОС. Амплитуду напряжения ПОС можно устанавливать положением отвода автотрансформатора. Ток коллектора устанавливается благодаря ООС по постоянному току через резистор R1.
Вгенераторе Хартли по схеме с ОБ через конденсатор C1 с катушки индуктивности L на эмиттер транзистора поступает переменное напряжение, которое совпадает по фазе с напряжением коллектора, что соответствует положительной обратной связи.
Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Том II: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 942 с.: ил.
Схема генератора Хартли |
Схема генератора Хартли |
25 |
с общим эмиттером |
с общей базой |
|
|
|
Генератор Колпитца (схема емкостной трехточки)
Признаком схемы генератора Колпитца является емкостной делитель переменного напряжения, который предназначен для передачи части выходного напряжения колебательного контура на вход схемы в качестве сигнала
положительной ОС. Последовательно включенные конденсаторы Са, Сb составляют емкость колебательного контура.
Схема с общим эмиттером содержит резистор R3 в цепи коллектора, через который подводится положительное напряжение питания.
Значительно проще оказывается схема с общей базой.
Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. Том II: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 942 с.: ил.
Схема генератора Колпитца |
Схема генератора Колпитца |
|
с общим эмиттером |
с общей базой |
26 |
Двухконтурные АГ
В общем случае сопротивления Х1, Х2, Х3 обобщенной трехточечной схемы АГ могут быть образованы параллельными колебательными контурами, где f1, f2, f3 – резонансные частоты соответствующих контуров.
Очевидно, в такой схеме трёхконтурного АГ частота автоколебаний не будет совпадать ни с одной из резонансных частот контуров, так как каждый из контуров имеет реактивную составляющую только на частоте, отличающейся от резонансной частоты.
Но чем больше контуров в АГ, тем сложнее и труднее его настраивать, поэтому на практике чаще
Схема трёхконтурного АГ применяются двухконтурные схемы АГ.
В качестве третьего элемента вместо одного из контуров включается ёмкость, в качестве которой могут использоваться и межэлектродные емкости АЭ.
В зависимости от того, какой электрод является общим для обоих контуров, схемы называются схемами двухконтурного АГ, соответственно, с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) или с общим коллектором (ОК).
27
Х3 |
Х3 |
|
Х3 |
|
Х1 |
Х1 |
Х1 |
|
|
|
|
Х2 |
Х2 |
|
Х2 |
|
ОЭ |
ОБ |
ОК |
Схемы двухконтурных АГ с общими эмиттером, базой и коллектором
Ёмкости C3, С2, С1 в соответствующих схемах АГ называются ёмкостями связи. Колебательная система любого двухконтурного АГ представляет систему двух параллельных колебательных контуров с внешней ёмкостной связью.
В таких системах существуют две частоты собственных колебаний – верхняя и нижняя. Автоколебания возможны только на одной частоте связи, на которой коэффициент ОС положителен. Для второй частоты связи коэффициент ОС получается отрицательным и автоколебания на ней невозможны.
Коэффициент ОС β для трехконтурной схемы Считая, что на Г сопротивления контуров реактивные, то коэффициент ОС β:
|
X 2 |
|
X 2 |
|
где |
X1 |
XL1XC1 |
; X 2 |
|
XL2 XC2 |
|
|
|
, |
|
|
. |
||||||
X 2 X3 |
X1 |
XL1 XC1 |
XL2 XC2 |
||||||||
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28
|
X 2 |
|
|
XL2 XC2 |
|
(XL1 XC1) |
|
|
|
|
|
|
X1 |
XL1XC1 (XL2 XC2 ) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Так как XС1 = –1/ωC1; |
XС2 = –1/ωC2; |
XL1 = ωL1; |
||||||||||
а также |
|
1 L1 C1 |
2; 1 L2 |
C2 |
2 |
, |
то |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
отражает связь между = Г и 1 , 2.
Для схемы двухконтурного АГ с ОБ
L1 = ∞; ω1 = 0,
при этом коэффициент ОС >0 при условии 2 < = Г .
(Тогда контур L2C2 на частоте f > f2 будет эквивалентен С)
Для схемы двухконтурного АГ с ОК
L2 = ∞; ω2 = 0 и
коэффициент >0 при 1 < = Г . (L1C1 на f > f1 экв. С)
XL2 = ωL2,
C1 ( 2 12 ) C2 ( 2 22 )
Х3
|
Х1 |
|
L1=∞ |
Х2 |
f1=0 |
Х3
Х1
Х2
L2=∞ f2=0
(1)
ОБ
ОК
29
Для схемы двухконтурного АГ с ОЭ выражение (1)
C1 ( 2 2 ) |
|
1 |
|
C2 ( 2 2 ) |
|
2 |
|
не даёт однозначного ответа, при каком соотношении |
|
между ω, ω1 и ω2 будет коэффициент >0. |
|
Так как X3 < 0, то должно быть X1 > 0; X2 > 0 |
|
(индуктивная трёхточка). Это возможно, если частота |
|
автоколебаний удовлетворяет условию Г<ω1, Г<ω2, |
|
так как только на частоте ниже собственной частоты |
ОЭ |
параллельный колебательный контур обладает |
|
индуктивным сопротивлением. |
|
Преимуществом двухконтурных схем АГ с ОК и ОБ является возможность раздельной независимой регулировки генерируемой частоты и коэффициента ОС. Контур L3C3 между К и Б настраивается на рабочую частоту г, а контуром L2C2 между Б и Э подбирается коэффициент ОС. Затем подстройкой первого контура корректируется г.
Применение. Двухконтурные схемы АГ часто применяются в ламповых АГ большой мощности (РЛС), в АГ СВЧ диапазона (колебательные системы таких АГ изготавливаются из отрезков коаксиальных линий ) и в схемах с кварцевой
стабилизацией частоты.
30
Двухтактные генераторы
Положительная ОС образуется здесь благодаря наличию емкостных делителей напряжения C1,C2. Параллельно подключенные к емкостным делителям резистивные делители напряжения R1,R2 служат для установки постоянных составляющих потенциалов баз.
Схема двухтактного генератора с емкостной положительной ОС
Основные достоинства двухтактных генераторов:
Применение в генераторах двухтактных схем увеличивает их мощность и повышает коэффициент полезного действия.
Использование дифференциальных каскадов позволяет проектировать гетеродины для связной и радиотехнической аппаратуры на частотах до 500 МГц.
Двухтактные генераторы большой мощности имеют меньшие амплитуды высших гармоник выходного сигнала.
31