Схемы и режимы автогенераторов. Влияние изменений элементов схемы на частоту АГ. Эквивалентная схема кварца, страница 2

При Uбэ1 > U'бэ1  отрицательная проводимость, вносимая  транзистором, меньше проводимости контура. При этом условие  KScp=1/Zэ не выполняется. При этом энергия, которая  рассеивается  в контуре меньше энергии, вносимой транзистором. В результате  Uбэ1 начнёт уменьшаться, стремясь к U'бэ1 . При Uбэ1 < U'бэ1  всё происходит наоборот. Еcли Еcm <Е',  то  зависимость  имеет следующий вид (рис.8.2.3):

рис. 8.2.3

Имеются две точки, соответствующие стационарному режиму:

т.А - устойчивая точка,  т. В - неустойчивая точка.

Такой режим называется жёстким режимом самовозбуждения. Высокостабильные АГ используются в системах с высокой добротностью. т.е. для этого случая К=X2/X1, т.е. коэффициент ОС - величина вещественная и φк=O. При этом сдвиг фаз в контуре компенсируется сдвигом фаз в транзисторе: φэ=-φs . Чем больше φs, тем сильнее расстроен контур. Для этого случая Х1+Х2+Х3=0. Тогда, учитывая вещественный характер К, условие для возникновения колебания имеет вид:

X1X2>0

X1X3<0

|X1|<|X3|

Такие условия могут реализовываться   в    двух    схемах (рис.8.2.4):

рис. 8.2.4

                          8.3. АГ с фазированием

Уже на относительно низких частотах коэффициент усиления  по току Ki у транзистора с 0Э падает на 3 дБ по сравнению  с  максимальным значением. Т.е. в биполярном транзисторе появляется инерционность носителей, вызванная сдвигом фаз между  Iк  и  Uб.  При этом крутизна становится комплексной величиной,  появляется  мнимая составляющая полной выходной проводимости Y22, что приводит к снижению  стабильности  частоты.  Появление  мнимой  составляющей обусловлено наличием барьерной ёмкости р-n перехода Ск, которая подключена параллельно выходной  цепи.  Фазовый  сдвиг  устраняют включением в базу или эмиттер корректирующей цепочки.  Включение в эмиттер цепи предпочтительней, т.к. удаётся усилить влияние Ск. Упрощённая схема корректирующей цепи (рис.8.3.1).Электронный режим скорректированного транзистора следует выбирать так, чтобы снизить среднюю температуру транзистора, в этом случае увеличивается  стабильность частоты. С этой  целью применяют режимы с малой величиной постоянного тока Iк (т.е. транзистор малой мощности).

Рис.8.3.1.  

Рис.8.3.2. Обычная принципиальная схема (w0<<wгр)

Рис.8.3.3. Скорректированная принципиальная схема.

Если R1 и R2 малы, то возможно возникновение паразитной ОС.

8.4. Расчёт электронного режима транзистора и резонатора в АГ

АГ рассчитывается:

1. расчёт электронного режима транзистора

2. расчёт внешних цепей, обеспечивающих необходимый режим  (резонатор, цепи питания и смешения.)

3. выбор транзистора. Обычно транзистор малой мощности с допустимой мощностью рассеивания 1...10 мВт .

4. расчёты транзистора в основном схожи с расчётами ГВВ.

Расчёт электронного режима транзистора:

1.

2 .

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11. ,

Расчет резонатора:

Предварительно выбираем две величины: индуктивность  и  добротность. Для увеличения стабильности  частоты  следует  выбирать достаточно большую добротность, но при этом растет индуктивность. т.е. растут потери, следовательно, существует оптимальный  диапазон значений для индуктивности в некотором диапазоне частот.

                   1.

                   2.

                   3.

где р - коэффициент включения контура

             

4.

                8. 5 Цепи питания АГ.

Схема питания транзистора по постоянному токи изображена        на рис. 8. 5.

рис. 8. 5.

Для выполнения условия самовозбуждения Sop К > 1/Zэ , т. е.  крутизна характеристики iк = f(Uб) должна быть большая. Это означает, что начальное смешение на базе транзистора должно быть больше Е'. При возникновении колебании необходимо смещение на базе уменьшить, что позволит увеличить КПД.

Для задания смещения можно использовать делитель или источник питания:

        

                         1                               2                       3

где 1 - фиксированное смещение

        2 - автоматическое смещение обусловленное

       3 - автоматическое смещение обусловленное 1э