Типовые схемы автогенераторов

При синтезе схем одноконтурных АГ первоначально рассмотрим случай, когда среднюю крутизну АЭ можно считать вещественной величиной. Это позволяет представить уравнение стационарного состояния в виде (33). Далее допустим, что, как и ранее, добротность КС достаточно велика. Следовательно, остается справедливым выражение (36). Поскольку для выполнения условия равновесия Z_У должно быть вещественным и положительным, из выражения (36) следует, что

Х₀=Х1+Х2+Х3=0. (37)

Рис. 21. Типовые схемы одноконтурных автогенераторов:а) обобщенная трехточка; б) емкостная трехточка; в) индуктивная трехточка; г, д) трансформаторные

При этом реактивные сопротивления Х1 и Х2 должны иметь один знак, т.е. оба должны быть либо катушками индуктивности, либо конденсаторами. Знак реактивного сопротивления Х3 должен быть противоположным, что вытекает непосредственно из уравнения (37). Сказанное позволяет построить две возможные схемы трехточечного АГ, представленные на рис. 21 и предполагающие, что в качестве АЭ использован биполярный транзистор. Схема, изображенная на рис. 21,б, носит название емкостной трехточки с Х1<0, X2<0 и Х3>0. При X1>0, X2>0 и X3<0 образуется схема индуктивной трехточки, приведенная на рис. 21,в.

Из соотношения (37) после подстановки выражений для индуктивных и емкостных реактивных сопротивлений также следует, что при принятых допущениях частота генерируемых колебаний равна собственной резонансной частоте НКС. Тогда Z_H=R_ЭK, a коэффициент обратной связи в любой из трехточечных схем равен К_ОС=Х₂/ Х₁.

Помимо рассмотренных к простейшим относятся и трансформаторные схемы, представленные на рис. 21,г,д. В них противофазность напряжений на входном и выходном электродах АЭ, необходимая для получения положительной обратной связи (с учетом инвертирующего действия АЭ), обеспечивается соответствующим включением обмоток трансформатора.

Литература для самостоятельной подготовки: [1; 3; 2, гл. 4.1-4.5, 4.8-4.10; 4, гл. 4.1, 4.2, 4.4; 5(7), гл. 9].

Используемые приборы и оборудование

1. Лабораторный стенд УФС03 «Автогенератор гармонических колебаний».

2. Универсальный двухлучевой осциллограф или два однолучевых осциллографа.

3. Коаксиальные соединительные кабели (2 шт.).

Порядок подготовки к лабораторной работе

1. Повторить правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ (гл. 1).

2. Ознакомиться с назначением и расположением органов управления стендом (см. п. 2.3. Стенд «Автогенератор гармонических колебаний»). Определить режимы измерений, обеспечиваемые встроенным мультиметром.

3. Ознакомиться со схемой лабораторного стенда. Определить назначение элементов схемы.

4. Изучить порядок выполнения лабораторной работы.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Перед включением лабораторного стенда выставить потенциометры, регулирующие уровни напряжений питания, смещения, управления емкостью варикапа и низкочастотного модулирующего сигнала, в крайнее левое (нулевое) положение. При помощи соединительных кабелей подключить выходные каналы стенда к входным каналам осциллографа (осциллографов). Включить лабораторный стенд и осциллограф для прогрева. На экране ЖКИ мультиметра должна появиться надпись, указывающая на его общую работоспособность. Перед началом работы, нажимая кнопки управления мультиметром, ознакомиться с режимами его работы и проверить его работоспособность во всех режимах.

2. Собрать емкостную трехточечную схему АГ при включении транзистора по схеме с общим эмиттером. Для этого поставить переключатель ТИП СХЕМЫ в положение 5. При этом светодиоды, расположенные на лицевой панели стенда, укажут текущее состояние всех коммутаторов.

Установить коллекторное напряжение Е_К равным 8 В; эквивалентное сопротивление контура R_ЭK установить максимальным (ключи S7, S8 должны быть разомкнуты); сопротивление и емкость в цепи автосмещения (R_Э и С_Э) установить минимальными (ключи S14, S15 должны быть замкнуты, а ключи S12, S13 – разомкнуты); переключатель «τ» должен находиться в положении 0.

Зарисовать полученную схему АГ.

2.1. Исследовать диаграммы срыва АГ при различных режимах самовозбуждения. Для этого, изменяя напряжение смещения Е_СМ от нуля до максимально возможного значения, снять зависимости напряжения на контуре U_K и постоянной составляющей тока коллектора транзистора I_К0 от напряжения смещения Е_СМ. Повторить измерения при изменении Е_СМ от максимально возможного до минимально возможного значений.

Эксперимент проводится при различных значениях эквивалентного сопротивления контура R_ЭК. Для мягкого самовозбуждения эквивалентное сопротивление должно быть минимальным (ключи S7, S8 должны быть замкнуты). Для жесткого самовозбуждения эквивалентное сопротивление контура должно быть максимальным (ключи S7, S8 должны быть разомкнуты). Возможно использование промежуточных значений сопротивлений в коллекторной и эмиттерной цепях.

2.2. Исследовать режим прерывистой генерации. Для этого установить R_Э и С_Э максимальными (ключи S14, S15 должны быть разомкнуты, а ключи S12, S13 – замкнуты), установить R_ЭК в минимальное значение, замкнув ключи S7, S8. Изменяя напряжение смещения Е_СМ от нуля в сторону его увеличения, добиться появления прерывистых колебаний в АГ. Снять зависимости длительности радиоимпульсов и пауз между ними от значений R_Э и С_Э (см. табл. 3) и зарисовать осциллограммы напряжений на выходе АГ и на эмиттере транзистора.

Таблица 3