Гармонические колебания, уравнения, график, параметры. Электромагнитные свободные колебания. Автоколебания, страница 18

4 Амплитуда автоколебаний

При  изучении свободных колебаний мы установили, что энергия, переданная колебательной системе  при «начальном толчке».  Для   этого маятнику с часовым механизмом будут сообщать различные порции энергии, отвода для этого маятника на разные  углы. Наблюдения  показывают,  что амплитуда   установившихся автоколебаний  маятника не зависит от величины  начального толчка.

  Это  верно  для любой автоколебательной системы, в том числе и для электрических (ламповой генератор, генератор  автоколебаний на транзисторе). Амплитуда автоколебаний определяется  лишь параметрами автоколебательной системы. В том  легко убедиться на опытах с ламповым генератором. При большом   анодном притяжении амплитуда  автоколебаний  больше, а при малом анодном напряжении амплитуда меньше. Амплитуда  электромагнитных колебаний в контуре  приблизительно пропорционально анодному напряжению:

где k- коэффициент  пропорциональности.

Так как колебания в контуре  является гармоническими, то

Кроме того, мы уже видели, что преувеличение расстояния между катушкой обратной связи и контурной катушкой амплитуда автоколебаний уменьшается. Следовательно, амплитуда автоколебаний  зависит  от обратной связи.

Изменив активное сопротивление контура, мы также  заметим  изменение амплитуды. Итак,  амплитуда установившихся авто колебаний не зависит от начальных  условий  и определяется параметрами автоколебательной системы.

Модуляция автоколебаний

Гармонические  колебания

характеризуется  тремя  постоянными во время величинами - амплитудой Х_м,  частотой   и фазой  φ. Любую  из этих величин можно изменить  путём воздействия  на те  или иные  параметры  автоколебаний системы.  Это  процесс  называется модуляцией колебаний. Различают амплитудную, частотную  и фазовую модуляцию.

1  Амплитудная модуляция

Мы  уже знаем, что амплитуда  колебаний  в конуре  пропорциональна  напряжению в анодной цепи генератора. Поэтому

где k –коэффициент  пропорциональности. Поэтому  одним  из  способов амплитудной  модуляции  электрических  автоколебаний  в ламповом генераторе является воздействием на анодное напряжения Ua . Это так называется  анодная модуляция.

Рисунок 7 – Электрическая цепь

Предложим, что необходимо, получить амплитудную модуляцию электрических автоколебаний. По закону  получения  такой амплитудной  модуляции  достаточно  включить  в анодную цепь последовательно с  источником   переменного напряжения   источник переменного напряжения с  частотой  

(рисунок 7)

В этом  случае полное анодное напряжения  будет равно:

Мгновенное  значения  автоколебаний  силы точка j  в контуре выразится так:

Наличие переменой составляющей напряжения

в анодной цепи   приводят  к  тому, и то амплитуда электрических колебаний  в контуре  изменяется с частотой  модулирующегося сигнала. Модуляцию электрических автоколебаний  можно наблюдать на опыте. Для  этого собираем установку схемы, изображенной  на рисунке 7. Пока не включён генератор звуковой частоты  (в этом опыте он является источником  модулирующегося  сигнала),  на экране  осциллографа  образуется  осциллограмма  немодулированных гармонических колебаний высокой частоты ( рис. 8, а) При включении звукового генератора мы на экране осциллографа увидим осциллограмму колебаний, модулированных по амплитуде ( рис. 8, б). На экране осциллографа хорошо видно, как изменяется «глубина» модуляции при изменении напряжения модулирующего сигнала.

В принципе напряжение модулирующего колебания может изменяться по любому закону. Но в опытах, которые мы рассмотрели, модулирующий сигнал был гармоническим. Модуляцию гармоническим сигналом называют однозональной, а модуляцию негармоническим сигналом называют  многозональной.

2   Спектр модулированного  колебания