Лекция 10. Генераторы с колебательным контуром эффективны для получения высокочастотных колебаний

автогенераторы.

Генераторы с колебательным контуром эффективны для получения высокочастотных колебаний. Для получения же звуковых частот из-за конструктивных недостатков (колебательный контур получается слишком грамоздким и трудно перестраиваемым). Для получения колебаний в диапазоне от нескольких Гц до нескольких десятков КГц широко используются - генераторы.

1. Рассмотрим схему - генератора на инвертирующем усилителе:

Отличие - генератора от - генератора заключается в том, что вместо усилителя с колебательным контуром здесь применён резистивный усилитель, а обратная связь осуществляется при помощи специального четырёхполюсника, составленного из резисторов и конденсаторов.

1. выходное сопротивление равно нулю.

2. входное сопротивление равно бесконечности.

Исследуем стационарный режим и определим частоту автоколебаний. Баланс фаз

(1)

(2)

Решим задачу по методу контурных токов:

(3)

Решая эту систему мы получаем:

(4)

Коэффициент передачи цепи обратной связи равен:

(5)

Определим АЧХ и ФЧХ

(6)

(7)

Определим частоту генерации

Следовательно, генерация возможна на частоте .

Подставим в выражение (6) найденное значение получаем .

Определим условие самовозбуждения:

Недостатки: большое число элементов в цепи обратной связи. Достаточно большой коэффициент усиления.

Ступенчатое изменение частоты генератора в широком диапазоне осуществляется с помощью набора переключаемых резисторов и конденсаторов, а плавная настройка в каждом из поддиапазонов – с помощью конденсаторов переменной ёмкости.

автогенератор на неинвертирующем усилителе с мостом Вина в цепи ОС.

Назначение цепи ОС заключается в том, чтобы по возможности сузить полосу частот, в которой обеспечивается баланс фаз.

Баланс фаз (1)

(2)

Разделим числитель и знаменатель на числитель:

(3)

Определим АЧХ и ФЧХ

(4)

Определим частоту автоколебаний:

Пусть ; .

Условие самовозбуждения генератора: .

Вывод. Вторая схема лучше первой, так как она содержит меньшее число элементов и меньший коэффициент усиления.

Особенности механизма ограничения амплитуды автоколебания в - генераторе.

В рассмотренных ранее -автогенераторах ограничение обусловлено уменьшением крутизны при увеличении амплитуды колебаний; стационарный режим наступает когда коэффициент усиления уменьшается до значения . Однако в данном случае нельзя допускать установление значительной амплитуды, т.к. это неизбежно приводит к искажению генерируемых колебаний за счёт появления гармоник тока. В генераторах отсутствует достаточная фильтрация высших гармоник.

Получается противоречие между требованием неискажённой формы колебаний к требованиям надёжного ограничения. Для устранения этого противоречия вводят инерционную нелинейность, сопротивление которой изменяется в зависимости от нагрева проходящим через него током. (лампа накаливания).

Обратная связь, обусловленная введением терморезистора, отрицательна. ООС (по току) компенсирует ПОС. При увеличении амплитуды автоколебаний увеличивая ток через терморезистор и увеличив сопротивление и коэффициент ОС уменьшается и наоборот.

Таким образом ограничение обусловлено при увеличении амплитуды колебаний уменьшением .

Получаем автоматическое регулирование амплитуды колебания на определённом уровне, зависящем в основном от нелинейности характеристики термосопротивления. - в пределах периода генерируемых колебаний практически постоянно, не вносит нелинейных искажений.

генераторы являются маломощными. Для получения значительной мощности генератор дополняют одной или двумя ступенями усиления.