2. Фазирующие цепи

Г-образные четырехполюсники на частоте квазирезонанса имеют фазовый сдвиг равный нулю. При этом коэффициент передачи (рис.2) имеет максимальное вещественное значение.

Формулы для вычисления параметров таких RС-цепей и их схемы приведены в табл. 1, где .

Таблица 1. Формулы для вычисления параметров RC цепей.

I
II

На практике наиболее часто встречаются случаи, когда однородные

элементы цепей равны, т.е. , (особенно при построении

диапазонных RС-генераторов), тогда формулы для всех Г-образных фазирующих цепей принимают одинаковый вид:

(2)

На рис. 3 приведена амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики Г-образных четырехполюсников.

φ

φ

Рисунок 3

Приведенные формулы показывают, что избирательные свойства собственно четырехполюсников невелики и соответственно крутизна фазовой характеристики мала. Несколько большую добротность и крутизну фазовой характеристики можно получать, если выбирать однородные элементы ФЦ неравными.

апример, если для цепи I из таблицы 1 взять = m = n=100, то добротность Q=0,5, но при этом коэффициент передачи цепи = 1/201 , что для соблюдения баланса амплитуд потребует усилитель с коэффициентом усиления К=201, следовательно, глубина обратной связи в исходном усилителе будет меньше и это приведет к ухудшению свойств генератора.

Несколько лучшие результаты можно получить с цепями типа II и III (табл.1). Например, если для второй цепи взять m =0,1, а n = 10, то добротность тоже увеличивается до 1/2, но при этом и , возрастает до 1/2. Следовательно, можно ввести в исходном усилителе большую глубину отрицательной обратной связи и улучшить свойства генератора еще и за счет этого. Таким образом, можно рекомендовать использовать ФЦ II или III вида с неодинаковыми элементами при проектировании генераторов на дискретный ряд частот. При проектировании же автогенераторов диапазонных с плавной перестройкой частоты целесообразнее использовать ФЦ с равными однородными элементами.

3. Стабильность частоты колебаниий

Стабильность частоты установившихся колебаний генератора определяется постоянством параметров ФЦ, усилителя и цепи отрицательной обратной связи ( β ), при изменении температуры, влажности, режима питания активных элементов и т.д.

Нестабильность частоты, обусловленная изменениями сопротивлений и конденсаторов, образующих ФЦ, определяется из выражения для частоты

После соответствующих преобразований получим

(3)

Т.к. R изменяются главным образом с изменением температуры, то:

(4)

где: - температурные коэффициенты сопротивлений и конденсаторов ФЦ.

Оценим влияние изменений параметров усилителя на уход частоты. Для примера рассмотрим Г-образный четырехполюсник. Без учета влияния монтажных емкостей схему ФЦ генератора можно представить в виде рис. 4, где R_вых и R_вх - выходное и входное сопротивление, а С_вх -входная емкость усилителя, охваченного отрицательной обратной связью ( ).

Частота квазирезонанса этого четырехполюсника

Относительное изменение частоты, обусловленное изменениями

(5)

Стабильность частоты колебаний будет тем выше, чем меньше отношения

Отсюда вытекают требования к усилителю: , , .

Нестабильность частоты, вызванная появлением дополнительных фазовых сдвигов в усилителе, в области нижних и верхних частот можно определить из условия баланса фаз, т.к. , то появление приведет к появлению - т.е. к изменению час­тоты генерации. При небольших углах

и стабильность частоты при

(6)

где ∆ - фазовый сдвиг в усилителе без обратной связи. Отсюда, если заданы отклонения частоты генерации на краях диапазона и , можно определить допустимый фазовый сдвиг и коэффициент частотных искажений исходного усилителя на этих частотах:

(7)

(8)

где - фазовый сдвиг исходного усилителя на нижней и верхней частотах рабочего диапазона автогенератора;

К_ср - коэффициент усиления в области средних частот.

Отклонения частоты генерации за счет усилителя в области нижних и верхних частот особенно необходимо учитывать при построении широко­диапазонных генераторов с плавной перестройкой частоты, т.к. это будет оказывать существенное влияние на точность градуировки шкалы частот в зависимости от поддиапазона.