Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
9
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
203.26 Кб
Скачать

1.2.1. Режими збудження автогенераторів

Автогенератор можна розглядати як підсилювач, вихід якого зв'язаний із входом за допомогою двополюсника зворотнього зв'язку (рис.1.4) [29-32].

Рис.1.4. Структурна схема автогенератора

Якщо припустити, що напруги U1 і U2 по формі близьки до синусоїдальної, то стаціонарний режим з постійними рівнями U1 і U2 можливий тільки при виконанні наступних умов:

U2=Kcp U1; U1=U2, тобто U1=KcpU1, або Kcp=1. (1.13)

Тут Kcp=Um2/Um1 – середній коефіцієнт передачі підсилювача.

Коефіцієнт Кср можна виразити через, так звану, середню крутизну транзистора Scp, яка визначається наступним чином. Вихідна напруга Um2=Im1Zeк, де Im1 – амплітуда першої гармоніки вихідного струму транзистора. Середня крутизна є відношення амплітуди першої гармоніки до амплітуди вхідної напруги, тобто Scp=Im1/Im2. Отже,

Кср=Um2/Um1=ScpZeк, (1.14)

де Zeк – еквівалентний опір коливального контуру, включеного у вихідне коло транзистора. Оскільки підсилювач працює в нелінійному режимі (як правило з відсічкою вихідного струму), то середня крутизна і середній коефіцієнт підсилення залежать від амплітуди вхідної напруги. Hа рис.1.5 показано типову амплітудну характеристику підсилювача. Чотириполюсник зворотнього зв'язку частіше складається з лінійних елементів.

Стаціонарну напругу U1ст можна визначити за допомогою графіка, приведеного на рис.1.6, припустивши

Кср=1/. (1.15)

Згідно формулам (1.13) і (1.14)

ScpZек=1. (1.16)

Вважаючи, що , то , ,

, (1.17)

, (1.18)

де n=0, +1, +2,...

Рівність (1.17) називається умовою балансу амплітуд, рівність (1.18) – умовою балансу фаз. В генераторі баланс фаз і баланс амплітуд підтримується автоматично. Hаприклад якщо середня крутизна Scp зменшиться, то також зменшиться амплітуда коливань, що приведе до зростання середньої крутизни до попереднього значення. Якщо змінити індуктивність або ємність контура, то відразу зміниться опір контура і частота так, що баланс фаз відновиться.

Рис.1.5. Амплитудна характеристика підсилювача (а), залежність коефіцієнту підсилення від вхідної напруги (б)

Рис. 1.6. Визначення стаціонарної напруги на вході генератора

Чим вища добротність контура генератора, тим краще здібність коливального контура підтримувати стабільну частоту.

Haсправді, фазовий зсув між першою гармонікою сигналу струму транзистора і напруги на контурі

, (1.19)

де

Bзявши , отримаємо наступне співвідношення:

.

Звідки

, (1.20)

або при малих розстройках

. (1.21)

Звідси слідує, що при зміні фазового зсуву в одному з кіл частота генерованих коливань визначається умовою балансу амплітуд, а частота – умовою балансу фаз.

Коливальною характеристикою автогенератора називається залежність амплітуди першої гармоніки струму в коливальному контурі Im1 від амлiтуди напруги на вході транзистора Umвx.

Hа рис.1.7 показані коливальні характеристики, які відповідають різним напругам зсуву. Характеристика 1 відповідає зсуву, при якому крутизна максимальна при Umвх=0. При збільшенні амлітуди напруги на вході на виході середня крутизна падає і нахил коливальної характеристики зменьшується. Характеристика 2 відповідає більшому зсуву, при Umax крутизна меньше максимальної. Тому із збільшенням Umвx середня крутизна вихідного струму і нахил коливальної характеристики зростають. Лише при великих амплітудах Umвx нахил коливальної характеристики починає зменьшуватися.

Характеристика 3 відповідає випадку, коли у відсутності вхідного сигналу транзистор закритий. Вихідний струм, а також струм в коливному контурі, з’являється лише при деякій амплітуді Umвx, достатній для відкривання транзистора впродовж частини періоду вхідної напруги.

Отже коливальна характеристика дає залежність струму в вихідному контурі від напруги на вході

. (1.22)

Коливальна характеристика – це характеристика транзистора з включеним у вихідне коло коливальним контуром.

З іншого боку, амплітуда напруги на вході лінійно залежить від струму в контурі: , або

. (1.23)

Ця залежність, зображена графічно в координатах Im1, Umвx називається лінією зворотнього зв'язку. Побудувавши ці дві залежності на одному графіку (рис.1.8), можна отримати амплітуду коливань, які встановилися. Точка перетину коливальної характеристики з лінією зворотнього зв’язку (точка А на рис.1.8) є точкою стійкої рівноваги. Для цього достатньо припустити, що амплітуда струму в контурі меньша або більша амплітуди струму, яка відповідає точці А. Hаприклад, лівіше точки А будь-яка амплітуда Im1 через зворотній зв’язок утворює Umвx, яка у відповідності з коливальною характеристикою повинна цю аплітуду збільшити.

Якщо коливна характеристика має вгнутість в нижній частині (рис.1.9), то коливання утворюються стрибком, тобто при зв’язку більшому ніж критичний утворюються коливання з великою амплітудою.

Hа рис.1.9 точка А є стійкою, а точка В – точкою нестійкої рівноваги. При амплітуді коливань вище точки В коливання нарастають і встановлюються в точці А. Приамплітуді нижче точки В коливання затухають.

Коли коливальна характеристика має вигляд, який показано на рис.1.9, режим появи генерації є жорстким. Генерація з’являється при зв’язку Mкр, коли лінія зв’язку дотикається знизу коливальної характеристики в точці О. Генерація зривається при зв’язку меньше Мкр2, коли лінія зв'язку є дотичною до опуклої частини коливальної характеристики.

Hа рис.1.10 показана "гістерезисна петля" появлення і зриву генерації в жорсткому режимі. Якщо дотична на початку коливальної характеристики (рис.1.11) співпаде з віссю абсцис, то коливання самостійно не можуть з’явитися, навіть при як завгодно великому коефіцієнті зв’язку. Однак як і раніше точка А відповідає стійкому режимові генерації. В цьому випадку генерацію можна здійснити за рахунок зовнішнього збудження, яке можна зняти після появи генерації. Жорсткий режим генерації в автогенераторах звичайно вважається небажаним, однак в автодинних генераторах такий режим може стати просто необхідним.

Рис.1.7. Коливальні характеристики генератора

Рис.1.8. Коливальна характеристика і лінія зворотнього зв’язку

Рис.1.9. Коливальна характеристика із жорстким режимом збудження

Рис.1.10. Жорсткий режим збудження і зриву коливань

Рис.1.11. Коливальна характеристика з нульовим нахилом у початку координат

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Генерування і формування сигналів