Принципы построения автогенераторов

Обобщённая структурная схема генератора с цепями внешней ОС приведена на рис. 6.1 а. Она содержит усилитель с коэффициентом усиления , частотнозависимую цепь положительной обратной связи с коэффициентом передачи   и цепь отрицательной ОС с коэффициентом передачи m. Функционирование генератора можно разделить на два этапа: этап возбуждения и стационарный режим (рис. 6.1 б). На этапе возбуждения основную роль играет цепь положительной ОС, которая определяет условия возбуждения колебаний, их частоту и скорость нарастания амплитуды. После возбуждения автоколебаний их амплитуда нарастает до тех пор, пока действие нелинейной отрицательной ОС не ограничит их рост, переведя работу автогенератора в стационарный режим.

Для определения условий возникновения автоколебаний рассмотрим цепь , поскольку на этапе возбуждения цепь отрицательной ОС не работает. При включении питания в схеме возникают колебания, обусловленные нестационарными процессами – зарядом емкостей C и токами индуктивностей L, переходными процессами в транзисторах или ОУ. Эти колебания в виде поступают на вход усилителя и создают на его выходе , которое через цепь положительной ОС возвращается на вход, т.е.  или . Отсюда,  может иметь конечное значение только при , т.е. условие возбуждения автоколебаний имеет вид , что соответствует двум выражениям:

                     , которое отражает баланс амплитуд, и       (6.1)

                  , отражающему баланс фаз;     (6.2)

величину  обычно называют петлевым усилением усилителя с ОС.

Из первого условия следует, что при  колебания будут нарастать до тех пор, пока отрицательная ОС не уменьшит  до 1, создав стационарный режим. При этом изменение  возможно за счет изменения , , m (цепь отрицательной ОС), в качестве элементов регулировки используют пассивные (термисторы, варисторы, позисторы, лампы накаливания) или активные (транзисторы) нелинейные элементы. Второе условие (баланс фаз) означает, что полный фазовый сдвиг в замкнутом конторе генератора должен быть 2 np, n Î Z. Если это условие выполняется только на одной частоте, то при выполнении (6.1) колебания будут гармоническими, если условие выполняется на нескольких частотах, то колебания будут негармоническими.

Следует отметить, что кроме рассмотренных генераторов с внешней ОС, существуют генераторы с внутренней ОС, у которых наличие положительной ОС обусловлено природой используемого активного элемента, обычно имеющего участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, которое используется для компенсации сопротивления потерь в пассивных элементах автогенератора. К таким элементам относятся динисторы, тиристоры, туннельные диоды, а также электронные лампы с вторичной эмиссией.