Реферат: Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний

1. Принципы построения генераторов электрических колебаний

Генераторами сигналов называются устройства, формирующие электрические колебания определенной формы, частоты и амплитуды.

Различают генераторы с внешним возбуждением , генерирующие колебания под влиянием воздействия внешних синхронизирующих и запускающих импульсов (это по сути дела резонансные усилители мощности, работающие в нелинейном режиме), и генераторы с самовозбуждением (или автогенераторы), начинающие работать с момента включения питания.

Автогенераторы являются источниками высокочастотных колебаний в радиопередатчиках, входят в состав различной измерительной аппаратуры и устройств автоматики, используются как источники колебаний гетеродина в радиоприемниках, как источник СВЧ колебаний в микроволновых печах и установках индукционного нагрева в оборудовании ЭП. Простейшим методом формирования гармонических колебаний является метод компенсации потерь в LC-колебательном контуре при помощи усилителя. Для этого усилитель нужно охватить обратной связью, компенсирующей эти потери (рис. 1). Автогенератор гармонических колебаний можно образовать путем подключения к усилителю цепи положительной обратной связи, действие которой должно обеспечить подачу на вход усилителя сигнала с амплитудой не ниже амплитуды первоначального сигнала и со сдвигом фаз, равным нулю.

Рис. 1. Принцип построения генератора на основе усилителя положительной обратной связью

Необходимым и достаточным условием самовозбуждения замкнутой схемы автогенератора является равенство выходного напряжения цепи обратной связи первоначальному входному напряжению усилителя, послужившему толчком для возбуждения колебаний:

Это условие называется условием баланса амплитуд . Оно заключается в том, что генератор может возбуждаться только тогда, когда усилитель компенсирует все потери в цепи возбуждения этих колебаний.

Вторым условием возникновения автоколебаний является условие баланса фаз :

Это условие означает, что колебания в замкнутой системе могут возбуждаться только тогда, когда фаза выходного напряжения цепи ОС и фаза входного напряжения усилителя совпадают или сдвинуты относительно друг друга на целое число периодов колебаний .

Рассмотрим эти условия на примере LC -генератора на ОУ с колебательным контуром в цепи положительной обратной связи (рис. 2).

Рис. 2. LC-генератор на ОУ с колебательным контуром в цепи ПОС (а ) и диаграммы напряжений, иллюстрирующие его работу (б ).

Напряжение на выходе ОУ будет определяться напряжением на колебательном контуре:

U₂ = KU₁

Для точки (1) можно записать следующее равенство по правилу Кирхгофа для токов узла:

i_R - i_C - i_L = 0

Отсюда получим дифференциальное уравнение затухающих колебаний:

Обозначим:

Решение уравнения:

Имеют место следующие частные случаи этого решения:

1. При g >  , т.е. K < 1, амплитуда напряжения на контуре U₁ (t) падает по экспоненте с коэффициентом затухания g и генератор не возбуждается, т.к. в этом случае усилитель не компенсирует потери в контуре;

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--