Преобразование сигналов в нелинейных электрических цепях. Спектральная диаграмма воздействия на нелинейный элемент, страница 6

(6) - БА

В стационарном режиме Кпрд по замкнутому кольцу автогенератора =1.

Кос, Zэ – эти величины относятся к линейной части, и не зависит от амплитуды.

Sср – зависит от Umз1.

Лишь при определенной амплитуде Sср будет выполняться БА.

16. Мягкое и жесткое самовозбуждение автогенератора. Автоматическое смещение.

Найдем Um_ст (М). Характер этой зависимости определяется режимом работы нелинейного преобразователя и зависит от положения рабочей точки на ВАХ.

а) Мягкое самовозбуждение. РТ находится не середине ВАХ в области наи> S.

Она может быть аппроксимирована укороченным полиномом 3й степени.

i=a₀+a₁u-a₃u³

a₀-a₃ – коэф аппроксимации РТ

u=U_mcoswt; i=a₀+a₁U_mcoswt-a₃U³_mcos³wt=a₀+a₁U_mcoswt-¾a₃U³_mcoswt-¼a₃U³_mcos3wt; I_m1=a₁U_m-¾a₃U³_m.

Зависимость амплитуды 1й гармоники тока от амплитуды воздействующего гармонического напряжения называется колебательной характеристикой.

S_cp=I_m1/U_m=a₁-¾a₃U²_m

1 – реальная характеристика

2 - рассчитанная

S=RC/M

Достоинство: плавное изменение амплитуды генерируемых колебаний, начиная с 0.

Недостаток: низкий КПД из-за большой постоянной составляющей тока НЭ.

б) Жесткое самовозбуждение.

Аппроксимируем ВАХ укороченным полиномом 5й степени

i=a₀+a₁u+a₃u³-a₅u⁵; u=U_mcoswt; i=a₀+a₁U_mcoswt+a₃U³_mcos³wt-a₅U⁵_mcos⁵wt=a₀+a₁U_mcoswt+¾a₃U³_mcoswt+¼a₃U³_mcos3wt-5/8a₅U⁵_mcoswt-5/16a₅U⁵_mcos3wt-1/16a₅U⁵_mcos5wt; I_m1=a₁U_m+¾a₃U³_m-5/8a₅U⁵_m.

Зависимость амплитуды 1й гармоники тока от гармонического колебания воздействующего напряжения называется колебательной характеристикой.

S_cp=I_m1/U_m=a₁+¾a₃U²m-5/8a₅U⁴_m

S_cp=RC/M – требуемое значение средней крутизны из выбранного условия БА.

M=M₁ – до БА далеко, колебаний нет

M=M₂>M₁ – до БА далеко, колебаний нет

M=M₃>M₂

Кривая имеет петлеобразный вид. Такой режим самовозбуждения называется жестким.

Недост: невозможность получения малых амплитуд

Дост: высокая экономичность; НЭ работает с малым значением постоянной составляющей тока.

Дост и недост объединены в схеме с автосмещением.

Атг возбуждается в мягком режиме, а работает в жестком.

17. Трехточечные LC-автогенератры.

Недост: наличие 2х индуктивно связанных катушек.

На практике используется LC генераторы с автотрансформаторной ОС, в которых напряжение ОС снимается с части КК. Схемы получили название 3хточечных.

Для выполнения самовозбуждения необходимо чтобы:

а) сопротивления х₁ и х₂ имели разные знаки б) |x₁|>|x₂|

в) х₂ и х₃ должны иметь одинаковые знаки.

Условия а) и б) обеспечивают выполнение БФ, т.к. U_б оказывается сдвинутым на 180⁰ относительно U_к. При выполнении 3го условия сопротивление левой и правой ветви имеют разные знаки и образуют КК.

Схемы индуктивной 3хточки

 

Схема индуктивной 3хточки с источником питания

R_б – элемент автосмещения

C_б – предотвращает попадание постоянной составляющей от источника питания.

18. RС-автогенераторы.

На сравнительно низких частотах реализация LC контуров становится затруднительной из-за больших габаритов и масс L и C и невозможности перестройки на другие частоты. RC атг представляет собой комбинацию активного НЭ и пассивной RC цепи для создания ОС. Он представляет собой однокаскадный усилитель на VT, между выходом и входом которого включается RC цепь.

Для возникновения генерации колебаний необходимо, чтобы U_ос, подаваемое на вход генератора, возрастало. Это возможно, когда усиление усилительного каскада должно быть > сопротивления цепи. 1й каскад транзисторного усилителя вносит фазовый сдвиг 180⁰, поэтому цепь ОС должна сдвигать фазу на 180⁰, чтобы результирующая фаза = 0 или 360. Одно простейшее звено вносит фазовый сдвиг не > 90, поэтому таких звеньев необходимо не < 3х. На практике применяются RC генераторы с цепью ОС в виде фазобалансного моста. Усилитель должен быть 2хкаскадным, чтобы результирующая фаза была 360.

На практике примен-ся RC генераторы с цепью ОС в виде фазобалансного моста. Каждый VT поворачивает фазу на 180. В этой схеме фазобалансная цепь сост из С1 и С2 и R1 и Rвх