Как известно, .
Величина
постоянна и зависит
только от реактивных сопротивлений резонатора. В то же время
. От амплитуды
зависит
угол отсечки
:
.
Задаваясь значениями , можно
найти зависимость
и, следовательно,
. Если первоначально
, то зависимость
имеет
вид (кривая 1):
Рис. 5.
Отложив по оси ординат значение и проведя параллельную прямую оси абсцисс
(прямая 2), получим графическое решение уравнения (19)
.
Точка А (пересечение двух характеристик) дает значение
стационарной амплитуды автоколебаний. Как известно, зависимость имеет вид:
Рис. 6.
Согласно неравенству (23) точка пересечения кривой с осью абсцисс – есть значение генерируемой частоты колебательной системы.
Условие самовозбуждения выглядит так:
, где
- проводимость
активного элемента при нулевом напряжении на базе. Если
,
автогенератор никогда не возбудится.
После определения амплитуды и фазы колебаний, необходимо дать оценку их устойчивости. Из курса радиотехнических цепей известно, что, устойчивому стационарному режиму соответствуют следующие пары неравенств:
1) ,
; 2)
,
.
Общее условие устойчивости стационарного режима может быть записано в следующем виде:
.
В нашем случае, когда активная проводимость изменяется по нисходящей, а реактивная проводимость по восходящей, то:
,
, что
соответствует 1 условию устойчивости колебаний автогенератора.
В зависимости от режима работы транзистора можно
получить различный характер зависимости .
Если угол отсечки , то
зависимость
имеет следующий вид:
Рис. 7.
На этом графике проведена прямая . Для точки А выполняется уравнение
баланса амплитуд и установившаяся амплитуда колебаний равна
.
Приведенная зависимость соответствует
так называемому мягкому режиму самовозбуждения. При этом стационарный режим
оказывается устойчивый, а режим покоя
неустойчивым.
Поэтому происходит самовозбуждение автогенератора. Действительно, при
отрицательная проводимость, вносимая
транзистором, меньше проводимости контура. В результате амплитуда колебаний
начнет уменьшаться, стремясь к
установившемуся значению
. При
процессы происходят в обратном направлении
и амплитуда возрастает до величины
.
Построим нагрузочную характеристику активного
элемента, т.е. зависимость , где
. С этой целью нужно графически решать
уравнение для различных
:
Рис. 8.
Отметим следующие особенности мягкого режима:
1. Плавный вид нагрузочной характеристики, отсутствие скачков амплитуды;
2. Однозначная связь от
;
3. Монотонный вид зависимости ,
при котором обеспечивается возможность получения самых малых амплитуд
колебаний.
Жесткий режим самовозбуждения возникает в случае,
когда смещение на эмиттерном переходе меньше
зависимость
имеет
вид:
Рис. 9.
Оценим устойчивость режимов генерации, возникающей в точках пересечения А и Б.
Раньше было определено, что при нисходящей зависимости
и восходящей
обеспечивается
первое условие устойчивости. Следовательно, возникшая генерация с амплитудой
устойчива. Точка Б лежит на восходящей
характеристике
, т.е.
.
Поскольку в параллельном контуре
, то в точке Б не
выполняется ни одно из условий устойчивости.
Рис. 10.
Проанализируем ход нагрузочной кривой при увеличении . Как следует из рисунка, стационарные
режимы могут существовать уже при
, где
- максимальное значение
. Однако, колебания самопроизвольно не
возникают, пока не будет выполняться условие самовозбуждения. Таким образом,
при увеличении
колебания возбуждаются скачком
до амплитуды
при
. С
дальнейшим ростом
амплитуда возрастает плавно.
Если теперь, когда существуют колебания, уменьшать
, то при
срыва автогенерации не будет, т.к. условие
существования режима выполняется, а выполнение условия самовозбуждения не
требуется. Колебания прекратятся скачком при
.
Обратим внимание на особенности автогенератора, работающего в жестком режиме самовозбуждения:
1. Скачкообразный характер возбуждения и срыва колебаний.
2. Наличие петли гистерезиса в нагрузочной характеристике.
3. Вид зависимости , при
которой не возможно получить малые амплитуды.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.