double arrow

RC-АГ гармонических колебаний

Такой генератор предсатвляет собой резистивный усилитель или апериодический усилитель, охваченный внешней положительной ОС (через четырехполюсник ОС, состоящая из элементов R и C).

LC-АГ эффективны для получения высокочастотных колебаний. Для получения гармонических колебаний в диапазоне от нескольких герц до нескольких десятков килогерц применяются RC-АГ.

В RC-АГ в отличие от LC-АГ вместо усилителя с колебательным контуром применен резистивный усилитель, а ОС осуществляется с помощью четырехполюсника.

Однокаскадный вариант RC-АГ.

Эта схема соответствует усилителю с фазовым сдвигом напряжения U2 на 180º относительно U1. Для генерации на заданной частоте необходимо, чтобы сумма сдвигов при обходе замкнутого кольца ОС была равна 2π, коэффициент усиления Ку являлся величиной, обратной Кос. Следовательно, четырехполюсник ОС должна обеспечивать дополнительный фазовый сдвиг на 180º.

,

где

Таким образом, фазовый сдвиг 180º получается при частоте, отвечающей условию:

То есть генерация возможна на частоте

Подставим ωг в Кос

То есть произведение RC определяет частоту генерации и одновременно коэффициент ОС

При разбиении RC на множители (для данного усилителя) обеспечивается выбор величин R и C. Необходимо лишь обеспечить условие R>>Rн, где Rн – резистор нагрузки усилителя, так как при этом условии Ку не зависит от R.

Двухкаскадный вариант RC-АГ.

Необходимый для генерации баланс фаз обеспечивается в самом усилителе, например, применением двух каскадов, каждый из которых поворачивает фазу на 180º. Вспомогательная цепь r1, C1, r2, C2 необходима, чтобы, по возможности, сузить полосу частот, в которой обеспечивается баланс фаз.

Аналогично

где τ1, τ2 – постоянные времени цепей r1C1 и r2C2.

Обычно принимается

Требования RC-АГ:

Нестабильность R или С при изменении температуры приводит к изменению частоты генератора. Поэтому С должны иметь высокое сопротивление изоляции (малую утечку), так как в противоположном случае в области низкий частот шунтирующее действующее утечки будет влиять на фазовые соотношение в четырехполюснике.

Особенности RC-АГ (ограничение амплитуды автоколебания в RC-АГ).

Нельзя допускать устанавливать значительной амплитуды, так как это неизбежно приведет к искажению формы генерируемых колебаний за счет появления гармоник тока.

В RC-АГ отсутствует достаточно сильная фильтрация высших гармоник. Таким образом получается противоречия между требований надежного ограничения (большие амплитуды) и требованием неискаженной формы колебаний (малые амплитуды). Поэтому в RC-АГ вводят инерционную линейность в виде терморезистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от степени нагрева проходящем через него током (также применяется лампа накаливания).

ОС, обусловленная введением в схемы Rt, отрицательна. Например, в транзисторном усилителе с ОЭ Rz, включенная в цепь эмиттера ООС (по току), частично компенсирует ПОС, осуществленную с помощью четырехполюсника. Кос’, понимаемый как отношение результирующего напряжения базы-эмиттера к напряжению коллектор-эмиттера, зависит от Rt. При росте амплитуды колебания (тока через терморезистор) Rt увеличивается и уменьшается Кос’.

Таким образом, стационарный режим устанавливается когда наступает равенство Кос’=1/Ку, так как при изменении тока Rt из-за тепловой энергии изменяется относительно мелено, то в пределах одного периода генерируемых колебаний Rt практически постоянно, следовательно Rt не вносит нелинейных искажений и не нарушает синусоидальной формы колебаний.

RC-АГ является маломощным. Для получения значительной мощности RC-АГ обычно дополняют одной или двумя ступенями усилителя.

§7. LC-АГ с внутренней ОС (LC-АГ на туннельном диоде или любом двухполюснике с отрицательным дифференциальном сопротивлении)

ВАХ туннельного диода:

На падающем участке а-б дифференциальное сопротивление диода отрицательно:

γ – угол наклона касательной к кривой iд=f(u) в рабочей точке U0.

При подключении электронного прибора с подобной ВАХ к колебательной цепи можно осуществить генерацию высокочастотных колебаний. При этом получается АГ с внутренней обратной связью.

АГ на туннельном диоде.

В качестве емкости контура в генераторах СВЧ обычно используют емкость диода Со.

Блокировочный дроссель Lбл и конденсатор Сблбл>>С0) защищают цепь постоянного тока от тока высокой частоты.

rк – сопротивление потерь в кристалле и в элементах контура.

Схема замещения АГ на туннельном диоде.

, ,

С другой стороны:

Приравнивая правые части:

Для того чтобы амплитуда колебаний нарастала, коэффициент при первой произв. должен быть отрицательным. Отсюда условие возникновения колебаний:

или

(*)

где |R_| - абсолютная величина отрицательного сопротивления,

Zэкр – эквивалентное резонансное сопротивление контура,

Q – добротность,

– характеристическое сопротивление контура.

Когда сопротивление |R_|, зависит от амплитуды колебаний (при переходе на нелинейную часть характеристики), увеличивается до в автогенераторе устанавливается стационарная амплитуда колебаний.

Режим устойчив, если в точке пересечения горизонтали Zэкр кривая |R_(Uk)| имеет положительный наклон.

Преимуществом туннельного диода являются весьма малое по абсолютной величине отрицательное сопротивление (от 10 до 100 Ом). Несмотря на относительно большую собственную емкость диода, условие самовозбуждения (*) выполняется в весьма широком диапазоне частот, вплоть до СВЧ. Так при добротности контура Q=50, C0 = 50пФ и |R_| = 5Ом предельная частота генерации:

Раздел 2.

Параметрические РЭЦ.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: