Рабочие режимы генераторов

Исходный режим работы электронного генератора устанавли­вается напряжением смещения, определяющим положение рабо­чей точки на характеристиках. В установившемся режиме разли­чают два основных режима электронных генераторов: режим ко­лебаний I рода и режим колебаний II рода. Режим колебаний I рода получают при «малом» сигнале, когда генератор работает с углом отсечки θ=180° (режим А). При «большом» сигнале гене­ратор работает с нижней отсечкой коллекторного (анодного) тока с θ=90°. Импульсы тока в этом режиме относят к колебаниям II рода, а работу транзисторов (ламп) — к режиму В (при θ=90°) или С (при θ<90°). Для генераторов с внешним возбуждением, используемым в качестве усилителей мощности, пред-
почтительны режимы В и С, при которых обеспечивается более высокий коэффициент усиления и к. п. д.

В транзисторных схемах при открытом эмиттерном переходе транзистор может находиться в активном состоянии или в насы­щении. По этому признаку применяемые в генераторах режимы работы можно разделить на недонапряженный, критический и пе­ренапряженный. Если рабочая точка в период колебаний нахо­дится в активной области А семейства коллекторных характери­стик (рис. 22.12, а), режим работы генератора является недонапряженным. Он характеризуется относительно малым током базы, косинусоидальной формой импульса коллекторного тока, большой мощностью рассеяния на коллекторе, малым к. п. д. выходной цепи.

При переходе рабочей точки в период колебаний в область на­сыщения Н режим работы генератора становится перенапряжен­ным. Он характеризуется относительно большим током базы, вследствие чего в верхней части импульса коллекторного тока по­является характерный провал (рис. 22.12, б), высоким к. п. д. вы­ходной цепи, малым влиянием изменений нагрузки на выходное напряжение. Недостатком перенапряженного режима является рост мощностей возбуждения и их рассеяния во входной цепи, а также некоторое снижение колебательной мощности и коэффи­циента усиления.

Между рассмотренными предельными режимами лежит крити­ческий (оптимальный) режим, которому соответствует линия кри­тического режима, проходящая через точки резкого спада коллек­торного тока (прямая 1 на рис. 22.12, а). В этом режиме токи ба­зы относительно невелики и не вызывают существенных искаже­ний формы импульса коллекторного тока, невелика и мощность возбуждения, а мощность и к. п. д. выходной цепи близки к мак­симальным.

Иногда на семействе коллекторных характеристик приводится линия параметрического режима I_К.ПР=φ(U_КЭ), отражающая за­висимость усилительных свойств транзистора от коллекторного тока и напряжения (прямая 2 на рис. 22.12, а). По ходу этой ли­нии лежит область граничного режима работы генератора. Слева от этой линии лежит область параметрического режима с резко меняющейся зависимостью параметров транзистора от режима ра­боты, а справа — область допараметрического режима, которой присуще постоянство параметров транзистора.

При работе с нижней отсечкой коллекторный ток имеет форму периодически повторяющихся импульсов. При подаче косинусоидального возбуждающего напряжения и работе в недонапряженном режиме каждый импульс коллекторного тока представляет собой часть косинусоиды. Известно, что всякая периодическая функция может быть разложена в тригонометрический ряд Фурье. Вследствие этого импульсы коллекторного тока можно предста­вить в виде суммы, содержащей постоянную составляющую I_К0 (среднее значение) рассматриваемого тока и ряд переменных со­ставляющих (гармоник) I_{К1 т} , I_{К2 т} , I_{К nт}.

Гармонический состав импульсов коллекторного тока и их амплитуды существенно зависят от угла отсечки θ и максимально­го значения I_{К т} импульса тока. Максимальный ток I_{К т} в импуль­се в критическом и недонапряженном режимах определяют по се­мейству статических характеристик транзистора при напряжениях

Компоненты коллекторного тока — постоянную составляющую I_К0, амплитуду первой I_{К1 т} , второй I_{К2 т} и других гармоник — определяют по наибольшему значению коллекторного тока в им­пульсе I_Кт и коэффициентом разложения:

Где α₀, α₁…, α _n - коэффициенты разложения косинусоидального импульса тока, определяемые по специальным таблицам А.И. Берга или номограммам (рис. 22.12, в) в зависимости от угла отсечки θ.

Рис. 22.12. Характеристики автогенераторов