Модуляторы. Детекторы. Параметрические цепи (16-18 главы учебника "Радиотехнические цепи и сигналы" под ред. К.Е.Румянцева)

Страницы работы

36 страниц (Word-файл)

Содержание работы

ного петлей частотно-зависимой положительной обратной связи. Фазосдвигающий четырехполюсник обеспечивает требуемый сдвиг фазы сигнала на выходе усилителя относительно сигнала на его входе. Для того чтобы автогенератор нормально функционировал, он должен отвечать двум ранее оговоренным условиям.

               В автогенераторе должен сохраняться баланс амплитуд (15.5), т.е. произведение коэффициента усиления усилителя и модуля коэффициента передачи цепи обратной связи должно быть равно единице. В автогенераторе должно выполняться условие баланса фаз (15.6), говорящее о том, что фазовый сдвиг по кольцу усили­тель—цепь обратной связи должен быть кратен 2π.

               Учитывая эти условия, можно говорить о двух подходах к пост­роению автогенераторов RС-типа. Это автогенераторы, в которых:

                используется неинвертирующий усилитель (выходное и вход­ное напряжения совпадают по фазе), а цепь обратной связи обес­печивает фазовый сдвиг величиной нуль градусов либо 2π;

                используется инвертирующий усилитель (выходное напряжение сдвинуто по фазе на угол π относительно входного напряжения), а цепь обратной связи обеспечивает фазовый сдвиг величиной π.

                В любом из отмеченных подходов к построению автогенерато­ров RС-типа сдвиг фазы в кольце усилитель — цепь обратной свя­зи равен 2π.

                Модуль коэффициента усиления усилителя KуА) связан с модулем коэффициента передачи цепи обратной связи KосА) на частоте ωА соотношением

Куа )=1/ KocA).

                В RC-автогенераторах для обеспечения требуемого фазового сдвига величиной π используют RC-звенья. Каждое из этих звеньев вклю­чает резистор и конденсатор. Подобное RС-звено обеспечивает фа­зовый сдвиг φ< 90°. Для автогенератора, в котором используется инвертирующий усилитель, получение фазового сдвига по цепи обратной связи величиной π возможно при использовании не ме­нее трех RС-звеньев. На рис. 15.13 показаны первый и второй вари­анты RС-звеньев автогенераторов.

               На рис. 15.14 приведена элект­рическая схема автогенератора RC-типа. В таком автогенераторе ток базы İб транзистора сущест­венно меньше тока İз. На частоте генерации автогенератора ωа =√6/(RC) модуль коэффициента передачи по цепи обратной связи

KосA) ≈ 0,034. Учитывая условие баланса амплитуд KуA)KосA) =1, находим коэффициент усиления усилителя KуA) = 29. Соот­ветственно, рабочая крутизна транзистора S* автогенератора дол­жна отвечать условию S*= KуA)/Rн = 29/Rн.

а                         б

Рис. 15Л3. Первый (а) и второй   (6) варианты RС-звеньев автогенераторов

Рис. 15.14. Электрическая схема автогенератора RС-типа

                В автогенераторе RС-типа возможен широкий диапазон по вы­бору сопротивления резисторов Rи емкости конденсаторов С для выполнения условия ωA =√6/(RC)  . Однако для снижения зави­симости коэффициента усиления усилителя КуA)от сопротив­лений резисторов Rв цепи обратной связи необходимо, чтобы величины этих сопротивлений были существенно больше сопро­тивления нагрузки, т.е. R» RH.

                Второй вариант построения автогенераторов RС-типа основан на использовании неинвертирующих усилителей, в которых обеспе­чивается фазовый сдвиг сигнала на 2π. Соответственно, фазовый сдвиг по цепи обратной связи должен быть равен нулю на частоте гене­рации автогенератора. На рис. 15.15 приведен один из подобных ав­тогенераторов, в цепи обратной связи которого включен мост Вина.

                 Генерация колебаний автогенератором с мостом Вина также осуществляется при выполнении условий баланса амплитуд (15.5) и баланса фаз (15.6). Генерация возможна, когда фазовый сдвиг в цепи обратной связи будет равен нулю. Это условие выполняется при частоте ωA= 1/√(R1R2C1C2) . На практике при построении та­ких автогенераторов часто стремятся к равенству сопротивлений резисторов R1 и R2 и к равенству емкостей конденсаторов С1 и С2 в цепи ОС. В случае R1 = R2= Rи С1 = С2 = С частота генерации автогенератора рассчитывается по формуле ωA = 1/RC. При этом

Рис. 15.15. Автогенератор RС-типа с мостом Вина

модуль коэффициента передачи цепи обратной связи на частоте генерации автогенератора составляет 0,33.

              Преимущества автогенератора RС-типа с мостом Вина в срав­нении с другим автогенератором RС-типа (см. рис. 15.14) заклю­чаются в следующем:

              для его построения требуется меньшее число резисторов и кон­денсаторов;

модуль коэффициента передачи цепи обратной связи не зави­сит от частоты;

малое число резисторов и конденсаторов в автогенераторе позво­ляет использовать сдвоенные переменные резисторы или конденса­торы для построения автогенераторов с перестраиваемой частотой.

Несмотря на простоту построения автогенераторов RС-типа, им свойственен и ряд недостатков, которые необходимо учиты­вать при разработке подобных устройств. К числу этих недостат­ков относят следующие.

1.   Емкости конденсаторов и сопротивления резисторов долж­ны иметь слабую зависимость от дестабилизирующих факторов, например от температуры, так как в противном случае и частота генерации автогенератора RC-типа будет зависеть от температуры.

2.  Токи утечки в конденсаторах должны быть весьма малыми. Действительно, на низких частотах сопротивление утечки кон­денсаторов будет оказывать шунтирующее действие, что может привести к изменению фазовых соотношений в четырехполюсни­ке обратной связи и, соответственно, к срыву генерации.

3.   Транзисторы, используемые в автогенераторах RС-типа, имеют нелинейные ВАХ. Это вызывает нелинейную зависимость тока коллектора ik транзистора и выходного напряжения автогене­ратора uвых(t) = Rнiк от напряжения, возникающего между базой и эмиттером транзистора. Подобная нелинейная зависимость при­водит к тому, что форма выходного напряжения отличается от формы гармонического колебания. Для устранения этого недостатка необходимо выбирать положение исходной рабочей точки тран­зистора таким образом, чтобы при работе автогенератора рабочая точка не выходила за пределы близкого к линейному участка ВАХ.

15.8. Автогенераторы с внутренней обратной связью

При рассмотрении свободных колебаний в колебательном кон­туре отмечалось, что наличие сопротивления потерь приводит к потере энергии, запасенной в контуре, и, соответственно, к за­туханию колебательного процесса. Для исключения потерь в кон­туре и поддержания неизменным колебательного процесса необ­ходимо периодически восполнять потери энергии в контуре, что равносильно введению в контур отрицательного сопротивления, равного по величине сопротивлению потерь контура. В автогенера­торах LC- и RС-типов это достигается организацией внешней от­носительно контура петли положительной обратной связи. В этом случае наличие отрицательного сопротивления обеспечивает ра­венство нулю коэффициента затухания δА в контуре и, соответ­ственно, исключение затухания колебательного процесса в кон­туре.

Однако имеются ряд радиоэлементов, отдельные участки ВАХ которых при соответствующих напряжениях (токах) на их выво­дах отвечают условиям наличия отрицательного сопротивления, а именно:

Похожие материалы

Информация о работе