Частота автоколебаний в стационарном режиме

Частота автогенератора в стационарном режиме рассчитывается из баланса фаз.

Рассмотрим схему с трансформаторной обратной связью. В достаточно большой ПЧ можно считать, что сдвиг фаз, вносимый транзистором, равен . Трансформатор вносит фазовый сдвиг равный .

Для простого одноконтурного автогенератора:

, где - фазовый сдвиг вносимый контуром.

Фазовый сдвиг вносимый контуром равен 0, т.е. частота генерации равна резонансной частоте.

(1)

Основной характеристикой автогенератора является стабильность частоты.

, где - взаимное отклонение от частоты .

Исходя из формулы (1) стабильность генератора определяется стабильностью параметров катушки индуктивности и конденсатора. Обычно величина нестабильности частоты . Чтобы повысить стабильность частоты используют высокодобротный контур (кварцевые резонаторы). Стабильность кварцевого резонатора .

На частоту генерации влияет неполная фильтрация высших гармоник тока НУ.

Инерция электронов НЭ существенно влияет только в автогенераторах, работающих на очень высоких частотах, когда время пролёта электронов междуэлектродных промежутков оказывается соизмеримым с периодом колебания. В результате получается значительный фазовый сдвиг между первой гармоникой тока и напряжения на входе электронного прибора, который необходимо учитывать при построении цепи обратной связи.

Режимы самовозбуждения.

Различают два режима самовозбуждения (мягкий и жёсткий).

Режим самовозбуждения зависит от вида колебательной характеристики, а значит от начального смещения.

1. Мягкий режим самовозбуждения колебаний возникает при первом виде колебательной характеристики, т.е. когда смещение подаётся на середину самого крутого линейного участка.

Автогенераторы с трансформаторной связью.

1. Для получения мягкого режима необходимо, чтобы колебательная характеристика выходила из нулевой точки и имела достаточно большой наклон в области малых амплитуд. Все эти требования выполняются при использовании автоматического смещения.

Критический режим самовозбуждения соответствует касанию линии обратной связи к колебательной характеристики. Чем больше , тем меньше угол наклона .

Особенности мягкого режима.

Колебания возникают при некотором и при росте коэффициента обратной связи происходит мягкое нарастание стационарной амплитуды. Ход прямой вперёд и назад одинаков.

Жёсткий режим возникновения автоколебаний.

Этот режим характерен для колебательной характеристики с прогибом, когда смещение выбирают в районе напряжения отсечки. Обычно в жёстком режиме рабочая точка находится на нижней части ВАХ. Такую колебательную характеристику получают при использовании принудительного (внешнего) смещения.

будет при касании линии ОС нижней части колебательной характеристики.

Особенности жёсткого режима.

Для возникновения колебаний требуется очень сильная обратная связь (линия ). После того как колебания установились, связь можно ослабить до значения , при котором линия связи касается колебательной характеристики в верхней части. При дальнейшем ослаблении связи колебания срываются. Для восстановления колебаний нужно увеличить до .

Проход характеристики (рис. 4) вперёд и назад будет различным.

Вывод. Жёсткий режим не требует цепи автосмещения. Необходима сильная обратная связь.

Рассмотрим третий вид колебательной характеристики.

Если принудительное напряжение смещения велико, что колебательная характеристика начинается не с нуля, то ни какое увеличение обратной связи не способно вызвать автоколебания.

Если же колебания с помощью внешнего воздействия, то при достаточно сильной обратной связи колебания могут существовать и после прекращения воздействия. Из двух точек 1 и 2 пересечения линий колебательной характеристики и обратной связи, точка 2 является устойчивой, а 1 – неустойчивой. Это означает что при небольших отклонениях случайных амплитуды тока в контуре около точки 2 система возвращается в исходное состояние, сколь угодно малое отклонение амплитуды в районе точки 1 прогрессивно возрастает и переводит амплитуду тока либо в устойчивую точку 2, либо в точку ноль.

При генерация сорвётся и колебания прекратятся до следующего внешнего воздействия.

Разновидности схем генераторов.

Различают три вида схем одноконтурных автогенераторов. Схемы автогенераторов различают лишь цепями обратной связи. Нами рассмотрена схема автогенератора с трансформаторной связью. Недостатком этой схемы является использование трансформатора. Чаще используют автогенераторы с кондуктивной (автотрансформаторной) обратной связью и емкостной обратной связью, эти схемы часто называют трёхточечными: усилительный прибор подключается к трём точкам контура К, Э и Б.

Автогенераторы – трёхточки.

а) индуктивная трёхточка.

Схему самостоятельно. Эквивалентная схема.

Принципиальная схема (без источников питания и смещения).

б) Емкостная трёхточка.

Чаще используют автогенераторы – трёхточки, в которых напряжение обратной связи снимается с части колебательного контура: усилительный прибор подключается к трём точкам контура.

Различают:

1) индуктивная трёхточка

2) емкостная трёхточка