Билет №32. Электронные генераторы гармонических колебаний, их назначение, классифика-ция. Условия баланса амплитуд и баланса фаз, их физический смысл
Электронные генераторы гармонических колебаний осуществляют преобразование электрической энергии источника питания (пост тока) в синусоидальный
ток заданной частоты и амплитуды. Они выполняются на основе электронного усилителя со звеном ПОС. k=?k??e j?, ?=????e j?, для устойчивой работы генератора необх выполнение 2-х условий: 1)условие баланса фазы (сумма сдвигов фаз усилителя и звена ПОС должна быть кратна 2?) - это и есть наличие ПОС. ?+?=2?*n, n?R, 2)условие баланса амплитуд?k??????1, физический смысл этих условий: электрический сигнал на входе усилителя, усиленный в k раз на выходе и ослабленный в звене обратной связи в ???раз появляется на входе усилителя в той же фазе, но с большей амплитудой. Следовательно амплитуда сигнала возрастает. Это условие самовозбуждения генератора (?k?????>1)графически:
В первонач- мом времени при?k?????>1 и правильно установленном режиме покоя генератора любые случайные изменения напряжения питания или др внеш факторы приводят к возникновению колебаний в колеб контуре. Амплитуда эти колебаний возрастает. По мере возрастания амплитуды коэфф передачи усилителя уменьшается. В конце концов их произведение становится =1 и с этого момента времени амплитуда выходных колебаний перестает изменяться. Уменьшение коэфф усиления осущ-ся засчет нелинейности ВАХ. В зав-ти от частоты колебыний различают низкочастотные, высокочастотные и СВЧ генераторы. По типу применения элементов в звене ПОС различают LC генераторы и RC генераторы. LС – генераторы применяют для получения гармонических колебаний на частотах ? несколько десятков кГц. При боблее низких частотах используют RC генераторы. Они менее стабильны чем LC генераторы, но они дешевле и компактнее, т.к. при малых частотах растут габариты индуктивности и емкости, а соответственно стоимость.
Это генерат. LC-типа.
Lсвязи – это и есть обратная связь.
Режим класса С отличается от режимов А, В, АВ тем, что рабочая точка транзистора в режиме покоя выбирается в области отсечки (тр-р предварительно шунтируют). Для открытого тр-ра нужно предварителбно подать положительное напряжение между базой и эмиттером, если тр-тор n-p-n структуры, если p-n-p, то отрицат. h21э>w1/w2 – условие для обеспечения баланса амплитуд. w-число витков. Условие баланса фаз в данной схеме обеспечивается тем, что обмотка связи Lсв должна поворачивать фазу усиленного сигнала еще на 180?, т.к. усилитель ОЭ является инвентирующим. В схеме LC генератора использован обычный усилительный каскад ОЭ в качестве звена обр связи использована вторичная обмотка трансф-ра, начало и конец обмотки включены так, что к сдвигу фаз усилителя в 180? добавляется сдвиг фаз звена обр связи 180?, 180+180=360 (а это ПОС). условие баланса фаз засчет этого выполняется. Отношение числа витков первичной обмотки ко вторичной должно быть меньше коэфф усиления по току: h21э? w1/w2 (условие баланса амплитуд). В цепи эмиттера использована цепочка RэCэ. Как и обычно, она предназначена для повышения температурной стабильности, однако при работе генератора она включает и 2-ю задачу – автоматическое смещение из режима А в режим В и С.
После включения источника питания возрастает ток коллектора. При этом наводится ЭДС в обмотке w1 и w2, (е1, е2). Обратная связь способствует еще большему увеличению тока (происходит форсированное открывание транз-ра). С некот момента времени темп роста коллектора уменьшается, а это приводит к изменению полярности ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции. Начинается торможение роста, а затем его уменьшение в конце концов это приведет к полному закрытию тр-ра. Но как только скорость уменьшения коллектор-ного тока станет =0, опять происходит смена полярности ЭДС и процесс повторяется. Т.о. возникает колебательный процесс, частота колебаний задается резонансной частотой контура и теоретически определяется параметрами Lк и Ск. На малых частотах влияние других параметров элементов схемы несущественно, а на высоких частотах, близких к граничной частоте, сказываются емкость коллекторного перехода, сопр-е потерь в контуре и некоторые другие.
