Реферат: Принципы построения и функционирования различного вида генераторов колебаний

3. при g <  , т.е. K > 1 амплитуда выходных колебаний возрастает по экспоненциальному закону до наступления перегрузки усилителя (при этом амплитуда генерируемого сигнала на выходе усилителя достигает максимально возможного значения, зависящего от напряжения питания усилителя). Это происходит до тех пор, пока амплитуда сигнала на входе усилителя тоже не достигнет максимально возможного значения и K не снизится до значения, равного 1 . В этом случае также существует условие баланса амплитуд, однако форма генерируемого напряжения будет не гармоническая, а близкая к прямоугольной (т.к. возникают перегрузки).

2. Генераторы с трансформаторной связью

Автогенераторы этого типа (LC -генераторы) содержат колебательный контур в цепи нагрузки усилителя или в цепи его обратной связи. Контур выполняет роль фильтра для выделения колебаний в узкой полосе частот.

Рассмотрим работу LC -генератора на полевом транзисторе с контуром в цепи стока и индуктивной обратной связью (рис. 3). На рис. 4 показаны диаграммы возбуждаемых в генераторе колебаний.

Рис. 3. LC-генератор на полевом транзисторе

Рис. 4. Диаграммы напряжений на генераторе и установка режима по постоянному току

После подключения источника питания в цепи стока появляется ток. Происходит заряд конденсатора С, и в контуре LC возникают колебания. В катушке связи индуцируется переменная ЭДС. Напряжение на стоке имеет фазовый сдвиг 180^о относительно напряжения на затворе. Учитывая это, в катушке связи также необходимо осуществить фазовый сдвиг 180^о , для чего ее включают встречно по отношению к первичной катушке колебательного контура.

Возникающее на катушке связи напряжение U_OC через конденсаторы C₁ и C₂ подводится к управляющему переходу транзистора и вызывает изменение тока стока.

При достаточно сильной положительной обратной связи амплитуда напряжения на контуре и амплитуда переменного напряжения на затворе возрастают. Амплитуда напряжения U_OC между затвором и общим проводом становится больше напряжения смещения и в цепи управляющего p-n-перехода появится прямой ток. Это приводит к дополнительной подзарядке конденсатора C₂ и увеличению напряжения смещения рабочей точки покоя «П», которая сдвигается в сторону больших отрицательных напряжений, усредняя колебания на затворе относительно общего провода.

В соответствии с изменением напряжения на затворе происходят изменения тока стока i_C . Пределы изменения тока стока, а, следовательно, и амплитуды выходного напряжения оказываются ограниченными.

R₁ служит ограничителем прямого тока через управляющий переход, а конденсатор C₁ - для соединения отвода катушки связи L_OC по переменному току с общим проводом. R₂ и C₂ образуют цепь смещения точки покоя «П».

На рис. 5 представлены схемы LC- генераторов на биполярных транзисторах с различными вариантами задания положения рабочей точки.

Рис. 5. LC- генераторы с установкой рабочей точки током базы (а ) с помощью ООС по току эмиттера (б )

Очень часто используются автогенераторы, в которых напряжение обратной связи снимается с части витков катушки колебательного контура.

На рис. 6 показана схема генератора, на которой коллектор непосредственно и эмиттер через конденсатор C₃ соединяются соответственно с началом и концом катушки контура L, а база через конденсатор С₁ - с отводом от витков катушки L_OC , являющихся продолжением основной катушки L . В связи с этим схему называют трехточечной с автотрансформаторной обратной связью или индуктивной трехточкой .

Рис. 6. LC- генераторы по схеме индуктивной трехточки: а - транзистор включен по схеме с ОЭ; б - транзистор включен по схеме с ОБ.

Напряжение обратной связи может быть подано с конденсатора C_b делителя напряжения из двух последовательно включенных конденсаторов C_a и C_b в цепи контура (рис. 7). Общая емкость конденсаторов контура C = C_a C_b /(C_a +C_b ) . Эта схема называется емкостной трехточкой . Конденсатор C₂ препятствует прохождению постоянного тока по катушке L .

Рис. 7. LC- генераторы по схеме емкостной трехточки:

а - транзистор включен по схеме с ОЭ;

б - транзистор включен по схеме с ОБ

3. Кварцевые генераторы

Стабильность частоты LC -генераторов во многих случаях недостаточна. Она зависит от температурных коэффициентов индуктивности и емкости.

Существенно лучшая стабильность частоты генератора может быть достигнута при использовании кварцевых резонаторов, в которых энергия электрического поля преобразуется в энергию механических колебаний. Электрически кварцевый резонатор ведет себя как колебательный контур с высокой добротностью (рис. 8.).

Температурный коэффициент изменения его резонансной частоты очень мал. Практически достижимые значения нестабильности частоты кварцевого резонатора D f/f лежат в пределах от 10^-6 до 10^-10 .