Электронные генераторы. Схемы LC-автогенераторов, страница 3

В жестком режиме самовозбуждения развиваются при полаче на вход усилительного звена значительного входного сигнала, а не напряжения шумов.

Графическая иллюстрация развития автоколебаний в жестком режиме  приведена на рис.1.7.

Схемы LC - автогенераторов

Рассмотрим несколько схем LC - генераторов.

1.   LC - автогенератор с трансформаторной связью на транзисторе типа p-n-p.

Это схема с колебательным контуром в коллекторной цепи и трансформаторной связью между входом и выходом усилителя (1.8). Элементы схемы R1,R2,Rэ,Cэ обеспечивают необходимый режим схемы по постоянному току и его термостабилизацию. Через емкость С2 протекает переменная составляющая базового тока, что исключает ее влияние на величину постоянного смещения на базе. Сопротивления rк и rб характеризуют активные потери в контуре и базовой обмотке.

Сопротивление контура на резонансной частоте носит чисто активный характер и определяется как

Rо.c. = Lk / (rк*Ск).

Параметры контура и базовой обмотки выбраны так , что фазовый сдвиг в замкнутой цепи “усилитель - обратная связь” равен нулю. Это обеспечивает выполнение баланса фаз.

Для определения основных параметров схемы применяют формулы

fp = 1 / (2П (LkCk)^0,5),

b >=(Lk / Lб)^0.5 = wk / wб,

где b - коэффициент усиления транзистора; Lб - индуктивность базовой обмотки; wк - число витков обмотки контура с индуктивностью Lк; wб - число виков базовой обмотки.

2. Индуктивная трехточка - схема Хартлея.

В автогенераторе Хартлея (рис.1.9) обратная связь между индуктивностями L1 и L2 осуществлена за счет взаимоиндукции.

Cигнал ОС зависит от напряжения на секции L2 и витков секции w2. На вход транзистора VTсигнал с этой секции подается через разделительный конденсатор С. Выбор емкости этого конденсатора осуществляют по соотношению С>>C1. Резонансная частота в этой схеме зависит от параметров пассивных элементов С1 и L1:

fp = 1/ (2*3.14*(L1*C1)^0.5)

3. Емкостная трехточка - схема Колпитца.

В автогенераторе Колпитца (рис.1.10) емкостная ветвь колебательного контура содержит два конденсатора С1 и С2.

С конденсатора С2 напряжение ОС подается на вход усилительного звена. Напряжение на обкладках конденсаторов С1 и С2 относительно общей точки имеет противоположную полярность, то есть сдвиг на 180 градусов. Усилительный каскад тоже сдвигает фазу на 180 градусов. При таких сдвигах выполняется баланс фаз и частота резонанса зависит от параметров контура:

fp = 1/ (2*3.14*(LC)^0.5,

где  С = С1*С2/ (С1+С2).

4. Автогенератор на операционном усилителе.

В схеме автогенератора на операционном усилителе (рис.1.11) частоту генерируемого сигнала fг определяют параметры цепи положительной ОС L и С, а коэффициент передачи  цепи ОС  Eзависит от сопротивлений R1 и R2:

fг = fр = 1/(2*3.14*(LC)^0.5, E = R1/(R1+R2), KE(fp) = 1

Стабилизация частоты LC - автогенераторов.

Стабильность частоты LC - автогенераторов оценивают двумя параметрами: абсолютной нестабильностью дельтаfи относительной нестабильностью б:

дельтаf = fт - fо,

б = (дельтаf)/fо,

где fт - текущая частота генерации; fо - заданная частота генерации.

Для стабилизации частоты генерируемых сигналов в автогенераторах используют два метода.

В обычных схемах генераторов предусматривают специальные конструкторские меры: в колебательных контурах примеяют высокостабильные катушки и конденсаторы, усилительные элементы работают на линейных участках характеристик, стабилизируют источники питания, между нагрузкой и генератором ставят буферный каскад с постоянным и большим входным сопротивлением, что позволяет сохранить высокую добротность колебательного контура.

Генератор помещают в термостат для устранения влияния температуры. Относительная нестабильность частоты при этом уменьшается до 10^(-4).

Для снижения относительной нестабильности ниже10^(-5) используют вместо колебательных LC - контуров электромеханические колебательные системы, чаще всего кварцевые резонаторы.

Резонатор представляет собой пластины из пьезоэлектрического кварца, вырезанную определенным образом. На противоположных гранях этой пластины напыляют металлические контакты. При подведении к контактам электрического напряжения, пластина изменяет свои размеры в соответствии с частотой приложенного напряжения и через нее начинает протекать ток. В зависимости от геометрических размеров и ориетации пластины в ней на строго определенных частотах возникают резонансные явления, в связи с чем величина тока через кварц значительно увеличивается.