5.2 Генератор синусоидальных колебаний с lc контуром и трансформаторной ос

На рисунке 5.3 изображена схема генератора синусоидальных колебаний с LC контуром и трансформаторной ОС.

В этой схеме используется обычный каскад с R1, R2, делителем и эмиттерным резистором R_Э. С помощью этого делителя:

1 Устанавливается ток смещения по цепи: земля … R_Э … Э–Б VT … L2 … R1 … –E₀;

2 Стабилизируется положение рабочей точки за счет ООС по постоянному току на резисторе R_Э. ООС по переменному току на этом резисторе устраняет С_Э.

ПОС здесь достигается звездочками, эквивалентными началам или концам обмоток L1, L2.

Рисунок 5.3 — Генератор синусоидальных колебаний с LC контуром и трансформаторной ОС

Цепь второго порядка с комплексными корнями образуется L1C контуром. Стабилизация тождества достигается за счет насыщения и отсечки транзистора (нелинейность). Так как L1 имеет малое сопротивление провода, то на коллекторном электроде VT напряжение почти равно E₀ (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 — Семейство выходных характеристик, ограниченное рабочей областью

Напряжение питания Е₀ выбирается не больше половины допустимого. Нагрузочная прямая располагается почти вертикально потому (см. рисунок 5.4), что сопротивление провода невелико. Рабочую точку А располагают примерно на середине рабочей области на нагрузочной прямой. Поэтому установить ее положение можно только по току смещения. Для этого последовательно с транзистором включают малоомный амперметр и посредствам резисторов R1, R2 добиваются нужной величины тока I_Кож. Затем через рабочую точку проводят нагрузочную прямую по переменному току, при этом рассчитывается сопротивление L₁C контура R~ . К этой прямой по переменному току обычно проводят перпендикуляр – это ось времени t. Слева R~ упирается в точку а (границу рабочей области – вертикальную линию, отсекающую существенную кривизну характеристик), справа от точки А откладывают такой же длины отрезок (точка б). Можно слева, сделать упор в линию насыщения (точку а^/). Справа б должна быть меньше допустимой величины U_доп для транзистора на величину запаса. Эту величину запаса определяют разработчики схемы.

Из построения (см. рисунок 5.4) видно, что точка б справа значительно превышает Е₀ – это есть результат действия ЭДС самоиндукции (физический смысл). Именно поэтому выбирают Е₀ не больше половины допустимого напряжения U_доп. Из точек а и б проводят прямые, параллельные оси времени t, и разворачивают синусоиду. Ее частота определяется из формулы

.

Таким образом в этой схеме в сущности ПОС образуется при нулевом фазовом сдвиге, в отличие от других схем, где фазовый сдвиг равен 2π, 4π и т.д.

5.3 Схемы с индуктивной, емкостной трехточками

Для упрощения предыдущей схемы, изображенной на рисунке 5.3, (для устранения вторичной обмотки) применяют схему с индуктивной трехточкой, когда у W₁ делают третий отвод с коэффициентом трансформации как у трансформаторной схемы с понижением, или емкостной трехточкой, когда у W₁ вообще только два отвода (начало и конец), но ставят два конденсатора. Этим упрощают схему с трансформаторной связью (см. рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 — Схема с индуктивной трехточкой, а);

с емкостной трехточкой, б)

На рисунке 5.5, а) приведена схема с индуктивной трехточкой. Точка 2 является отводом. Используется обычный каскад с делителем R1, R2 и ООС по току на эмиттерном резисторе. W₁, W₂ образуют токовую цепь. Так как цепь токовая, то фазы напряжений в точках 1, 3 противоположны. Для примера выставим на базовом электроде VT первый полупериод положительный, образуется либо вследствие скачка напряжения питания, либо вследствие переходных процессов. Так как транзистор – инвертор, то на коллекторном электроде первый полупериод отрицательный с усилением. Следовательно, в точке 3 первый полупериод положительный, так как это токовая цепь.

Положительный полупериод в точке 3 через прямую цепь поступает на базовый электрод. Из изображения видно, что возбуждаемый, начальный сигнал и пришедший по цепи обратный сигнал совпадают по фазе, т.е. удовлетворяется одно из условий генерации а именно ПОС. Нелинейность образуется насыщением и отсечкой транзистора. Резонансная частота примерно та же, что и в предыдущей схеме рисунка 5.3.

В схеме рисунка 5.5, б) все аналогично.