Условия возникновения колебаний в автогенераторе. Условие нестационарности

Схема простейшего автогенератора на полевом транзисторе с трансформаторной ОС.

В отличии от БПТ начальное смещение равно нулю

В качестве цепи ОС используется трансформатор. Чтобы описать весь процесс возникновения автоколебаний и установления стационарных автоколебаний надо решить нелинейное дифференциальное уравнение (т.к. при больших амплитудах проявляется нелинейность резистивного элемента.) Это сложно.

Общего метода решения нет. Рассмотрим процесс на начальной стадии (обл. А) амплитуда автоколебаний небольшая – система линейна. Допустим, что запуск автогенератора осуществляется включением в момент постоянного напряжения . Бросок тока стока возбуждает в контуре и свободное колебание, параметры которого определяются параметрами контура транзистора и цепи ОС. На начальном этапе, пока амплитуда мала. Представленную цепь можно рассматривать как линейную. Составим эквивалентную схему (цепь пока не рассматриваем).

- резонансное сопротивление контура, внутреннее сопротивление транзистора: шунтируют контур

Составим для этой цепи дифференциальное уравнение, учитывающее лишь переменные составляющие токов и напряжений.

(1); (2); (3);

(4); (5); (6).

Подставим выражения токов в (1)

, введём обозначения ,

обозначим

(7)

- эквивалентный коэффициент затухания. Учитываем как затухание в контуре, вызванное и - со знаком +, так и влияние обратной связи со знаком минус – отрицательное затухание. , что эквивалентно внесению отрицательного сопротивления в контур. За счёт ПОС получаем компенсацию активных потерь в контуре. Наиболее важный для практики случай: высокодобротный контур: .

Решение уравнения (7) (8)

и зависят от начальных условий: рассмотрим три случая

а) - процесс колебательный и затухание ещё не превысило

б) - полная компенсация потерь такого не бывает, мало.

в) - нарастающий процесс – ф бесконечность не забывать, что это модель для малых амплитуд.

Вывод. Условием самовозбуждения является (9), т.е. потери, которые возникают в контуре будут компенсированы за счёт отрицательной проводимости.

отрицательная проводимость вызванная ПОС.

, где - коэффициент усиления на резонансной частоте - не зависит от частоты.

(10) (11) - (10) и (11) – условие самовозбуждения.

В любой точке нестационарного режима должно выполняться условие , а в стационарном режиме . Т.е. при переходе из нестационарного режима в стационарный выражение переходит в . Это происходит из-за роста амплитуды колебания. будет уменьшаться до тех пор, пока не будет баланс амплитуд. (Уменьшение происходит в следствии того, что у транзистора проявляются нелинейные свойства.

Цепочка не выполняет вспомогательную функцию и может название цепь автосмещения. Смещение зависит от напряжения на контуре. Цепочка обеспечивает автоматический перевод точки покоя «влево», она автоматически подзакрывает транзистор. «Отсечка» тока наступает быстрее (угол отсечки уменьшается, а значит, обеспечивается больший КПД). В момент включения (автогенератора) режим смещения равен нулю. Затвор – сток фактически является диодом для токов затвора, а фильтром, который фильтрует и выделяет постоянную составляющую - период генерации.