12.2. Обобщенная структурная схема АГ.
Схема АГ состоит из нелинейного резонансного усилителя с K=K(jῳ)
И цепи ПОС с β=β(jῳ).
В схеме выделены колиненые амплитуды напряжений: Uвх, Uвых, Uос,. Напишем выражения для напряжения обратной связи в виде: Uос= Uвх= βUвых.
Тогда Uвых=KVвх=KβUвых. Т.е. АГ будет работать в стационарном режиме в условиях Kβ=1 (1).
Если же Kβ>1, то амплитуда выходных колебаний будет непрерывно рарастать, что определяет необходимое условие самовозбуждения генератора. Представим формулу (1) в следующем виде: К(ω)λjUk(ω)•β(ω)λjyβ(ω) =Kβlj(Yk+Yв)=1(2). Здесь K(ω)=K и β(ω)=β- коэффицент усиления у с без цепи ПОС и коэффициент передачи цепи ПОС.
Uk и Uβ – фазовые сдвиги, вносимые УС и цепью ПОС на текущей частоте ω.
Представим выражение (2) в виде двух равенств:
(3) Kβ=Koc=1 – баланс амплитуд АГ
(4) Yk+Yβ=2Пп – баланс фаз.
Из условия баланса амплитуд следует, что в стационарном режиме на генерируемой частоте КУ УС с ОС равен 1.
Из условия баланса фаз следует, что в стационарном режиме суммарные фазовые сдвиги сигнала на частоте генерации, создаваемые УС и цепью ПОС, должны быть равны или кратны 2п. Следует отметить, что только условие баланса фаз позволяет определить частоту генерируемых колебаний.
В схеме АГ гармонических колебаний , работающих в стационарном режиме, соотношения (3) и (4) выполняются на одной фиксированной частоте ωр, которая является резонансной для узкополосной колебательной системы.
Для АГ импульсных колебаний эти условия должны выполняться для полосы частот.
12.3. Типы автогенераторов.
В зависимости от типа АГ различают транзисторные и диодные АГ. Для создания транзисторного АГ основанного на том, чтобы обеспечить режим транзистора такой же как и в усилителе мощности. При этом на вход транзистора подаются колебания от колебательного контура (резонатора) через цепь ПОС.
Диодные АГ обеспечивают стационарный режим колебаний за счет процессов, происходящих в генераторных диодах (туннельных, лавинно-пролетных, диодах Ганка), обратная связь в которых осуществляется автоматически, без применения специальных элементов.
Необходимым условием самовозбуждения колебаний из вышеперечисленных активных элементов является наличие на их вольтамперных характеристиках участках с отрицательной крутизной. Динамические характеристики должны иметь следующий вид:
Схемы 2
Большинство современных АГ имеют BAXN-типа (а), а у некоторых приборов существуют выходные BAXS-типа (б). мы будем рассматривать АГ, имеющие выходную динамическую BAXN-типа.
Наличие падающего участка наBAXN-типа свидетельствует о том, что АГ потребляет энергию от источника постоянного тока, а отдает в колебательную систему энергию переменного тока.
Наиболее часто АГ гармонических колебаний в качества узкополосных колебательных систем используют резонансные LC-контуры и частотно-зависивые (фазирующие) RC- цепи. Соответственно их называют LC-генераторами и RC-генераторами. LC-генераторы вырабатывают колебания довольно высокой частоты (свыше 100мГц), а RC-генераторы вырабатывают колебания от единиц до десятков килогерц.
Лекция 13. LC-автогенераторы.
13.1. Дифференциальное уравнение LC-автогенератора.
13.2. Режимы самовозбуждения АГ.
13.3. Трехточечные системы АГ.
13.1. Дифференциальное уравнение LC-автогенератора.
Рассмотрим LC-автогенератор на ОУ. Его схема
схема
ОУ охвачен двумя цепями цепями ОС, которые обеспечивают условия баланса амплитуд и фаз. Баланс амплитуд обеспечивается цепью ООС из резисторов R1 и R2, которае задает необходимый коэффицент усиления ОУ K= R1/ R2/
Баланс фаз обеспечивается цепь ПОС, состоящей из R и ll KK. С β=R0/(R0+R), где R0 – резонансное сопротивление KK.
Это нелинейное ДУ, т.к. К и λ зависят от входного напряжения. Самый простой способ решения этого уравнения состоит в его линеаризации и его применяют для определения условий самовозбуждения генератора. Получившееся линейное ДУ имеет решение вида:
Uвых(t)=U(o)l-Atlenωсв(t)
Где U(o) – постоянная, определяемая начальным условиями,
А ωсв = 
- частота свободных
колебаний.
Характер возникновения и изменения амплитуды колебаний зависит от параметра λ и, соответственно, К.
Рассмотрим 3 случая.
1. 
(К=0)
Генерируется ГК с постоянной амплитудой и f.
Схема
2. 
(K>1)
Генерируются ГК амплитуда которых нарастает по экспоненте.
3. λ
0
(K<1)
анализ этих случаев показывает, что СВ (самовозбуждение) АГ возможно при K>1. Амплитуда выходного напряжения в этом случае будет нарастать до перехода УС в нелинейный режим. Благодаря нелинейности Кос будет стремиться к 1 и завершиться переходом АГ в стационарный режим.
13. 2. Режимы самовозбуждения АГ.
Для выявления особенностей самовозбуждения АГ и определения стационарной амплитуды выходных колебаний используют метод совместного анализа амплитудной характеристики (АХ) усилителя и прямой линии ОС.
Β= Uос/Uвых, отражающее влияние цепи ПОС. Отметим, что АХ соответствует колебательной характеристике.
Суть метода заключается в том, что схему АГ можно разделить на 2 цепи: линейную и нелинейную. Линейная – петля ПОС, нелинейная – ОУ и цепь ООС. Рассмотрим АХ НЭ(УС) созданного на основе ОУ
схема
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.