14.2 Автогенератор с трансформаторной обратной связью
Электрическая схема высокочастотного автогенератора гармонических колебаний с трансформаторной обратной связью показана на рис. 14.3. Эту схему принято называть классической. Основу генератора составляет резонансный усилитель с колебательным контуром LC, катушка которого индуктивно связана с катушкой обратной связи Lос, выполняющей роль четырехполюсника обратной связи. Величина взаимоиндукции между ка
тушками
равна М.
Для обеспечения положительной обратной
связи катушки L
и Lос
должны быть включены встречно (показано
точками на рис. 14.3).
При инженерных расчетах автогенератора может быть полезен тот факт, что величина коэффициента обратной связи γос численно равна коэффициенту связи kсв двух магнитно-связанных катушек L и Lос при величине взаимной индукции М:
γос
= kсв
=
.
Частично включенный колебательный контур LC последовательно включен в нагрузочную цепь биполярного транзистора p-n-p-типа c общим эмиттером. Резистор RЭ блокирован конденсатором CЭ для устранения отрицательной обратной связи по переменному току. Резисторы R2, R1 обеспечивают необходимое начальное положение рабочей точки. Конденсатор Ср является разделительным. Фильтр Rф, Cф в цепи питания препятствует проникновению токов рабочих частот в источник питания, исключая тем самым возможность паразитных связей между каскадами устройства по цепям питания.
Исходное
положение рабочей точки А (рис. 14.4) на
входной характеристике транзистора
обеспечивает возможно большее значение
крутизны транзистора
,
необходимое для выполнения условия
самовозбуждения S Rэкв
γос
>
1,
при этом в системе возникают автоколебания.
По мере их роста начинается отсечка
базового тока, что приводит к появлению
постоянной составляющей тока, которая
заряжает конденсатор Ср,
смещая рабочую точку влево до тех пор
(положение С), пока величина крутизны
не снизится до значения, удовлетворяющего
условию стационарного режима работы.
Мягкий и жесткий режимы работы автогенератора
Применительно к автогенераторным устройствам существуют два понятия: мягкий режим работы, жесткий режим работы. Сделаем пояснения с помощью рис. 14.4.
Предположим, что рабочая точка на входной характеристике может занимать либо позицию А, либо позицию С. В первом случае, как было пояснено выше, после пуска генератора в нем плавно, начиная с нуля, колебания нарастают до стационарного уровня. Такой режим работы получил название «мягкий». Положительным качеством такого режима является простота запуска, недостатком – низкий коэффициент полезного действия.
При положении рабочей точки в позиции С генератору необходим внешний толчок для возбуждения в нем колебаний. Этот режим работы получил название «жесткий». Положительным качеством такого режима является высокий коэффициент полезного действия (ток в коллекторной цепи транзистора протекает лишь половину периода, как в режиме класса В), недостатком – сложность возбуждения в нем колебаний.
В автогенераторе, собранном по схеме рис. 14.3, перемещение рабочей точки из положения А в положение С происходит автоматически, что обеспечивает ему два полезных качества:
легкий и плавный запуск;
высокий коэффициент полезного действия в стационарном режиме.
Несмотря на несинусоидальную форму тока в выходной цепи транзистора, форма Uвых близка к синусоидальной, так как контур хорошо фильтрует высшие гармоники. Поэтому в схемах высокочастотных генераторов обычно не применяют специальных методов регулирования выходного сигнала усилителя, а выходное напряжение Uвых снимают непосредственно с контура.