Priklausomai nuo pastovių maitinimo įtampų, tiekiamų į stiprintuvo elektrodus, verčių ir koeficiento K 0. Yra du galimi savęs sužadinimo būdai: minkštas ir kietas.

Minkšto savaiminio sužadinimo režimu stiprinančio elemento srovės-įtampos charakteristikų tiesinėje atkarpoje parenkamas veikimo taškas A (9.1a pav.), kuris užtikrina pradinį stiprintuvo elemento darbo režimą nenutraukiant išėjimo srovės. Tokiomis sąlygomis savaiminis sužadinimas atsiranda dėl nereikšmingiausių įėjimo įtampos pokyčių, kurie visada yra realiomis sąlygomis dėl krūvininkų svyravimų.

Iš pradžių svyravimai autogeneratoriuje didėja palyginti greitai. Tada dėl stiprinančio elemento srovės įtampos charakteristikos netiesiškumo svyravimo amplitudės augimas sulėtėja, nes įtampa jos įėjime patenka į srovės įtampos charakteristikos dalis, kurių statinis nuolydis vis mažesnis, ir tai veda prie vidutinio nuolydžio sumažėjimo S vid ir perdavimo koeficientas K 0s grįžtamojo ryšio grandinės.

9.1 pav. Diagramos, paaiškinančios savaiminio sužadinimo režimus.

Virpesiai didėja tol, kol perdavimo koeficientas sumažėja iki vieneto. Dėl to savaiminiame osciliatoriuje bus nustatytas stacionarus režimas, atitinkantis tam tikrą išėjimo svyravimų amplitudę, o išėjimo srovės ribinis kampas yra 0> 90°. Šių virpesių dažnis yra labai artimas virpesių sistemos rezonansiniam dažniui. Atkreipkime dėmesį: jei stiprinamasis elementas turėtų tiesinę srovės-įtampos charakteristiką, savaiminių virpesių amplitudės padidėjimas vyktų iki begalybės, o tai fiziškai neįmanoma. Todėl į tiesinė grandinė Neįmanoma gauti stabilių savaiminių virpesių su pastovia amplitude.

Dėl srovės-įtampos charakteristikos netiesiškumo stiprinančiojo elemento išėjimo srovės forma yra ne sinusinė. Tačiau esant pakankamai aukštam virpesių sistemos kokybės koeficientui (Q ​​= 50...200), pirmoji šios srovės harmonika ir atitinkamai savaiminio generatoriaus išėjimo įtampa reiškia beveik harmoninius virpesius.

9.5 Stipraus savaiminio sužadinimo režimas

Šiame režime poslinkio įtampa nustatoma taip, kad esant mažoms įėjimo įtampos amplitudėms srovė nepraeitų per stiprinimo elementą. Tada nedideli grandinėje atsirandantys virpesiai negali sukelti srovės išėjimo grandinėje, o savaiminio osciliatoriaus sužadinimas neįvyksta. Virpesiai atsiranda tik tada, kai jų pradinė amplitudė yra pakankamai didelė, o tai ne visada įmanoma užtikrinti. Virpesių atsiradimo ir augimo procesas kietojo savaiminio sužadinimo režimu pavaizduotas 9.1 pav., b. Matyti, kad esant mažoms pradinėms įėjimo įtampos amplitudėms (1 kreivė) srovė išėjimas = 0 o savaiminiai virpesiai nevyksta. Jie atsiranda tik esant pakankamai didelei pradinei įtampos amplitudei (2 kreivė) ir greitai didėja iki pastovios būsenos vertės. Stacionariu režimu stiprintuvas veikia su išėjimo srovės ribiniais kampais<90°.

Kad būtų lengviau valdyti autogeneratorių, geriau naudoti minkštą savaiminio sužadinimo režimą, nes šiuo režimu svyravimai atsiranda iškart įjungus maitinimo šaltinį. Tačiau standžiojo svyravimo režimu su ribiniu kampu<90° обеспечиваются более высокий КПД автогенератора и меньшие тепловые потери. Поэтому в стационарном режи­ме автогенератора более выгоден имен­но режим с малыми углами отсеч­ки выходного тока усилительного эле­мента.

Generatorių klasifikacija

Generatorius yra prietaisas, kuris nuolatinės srovės šaltinio energiją paverčia tam tikrų parametrų elektromagnetinių virpesių energija.

Pagrindiniai virpesių parametrai yra: amplitudė, dažnis ir forma.

Pagrindinis reikalavimas generatoriams yra jo veikimo stabilumas, veikiant destabilizuojantiems veiksniams, t.y., generuojamų svyravimų parametrų stabilumas.

Generatoriai plačiai naudojami ryšių technologijose. Jie naudojami generuojant bandymo signalus, sinchronizavimo signalus, aptarnavimo signalus, atskaitos virpesius ir kt.

Įprastas grafinis generatorių vaizdas parodytas 1 paveiksle.

1 pav. Simbolinis grafinis generatorių žymėjimas: a) harmoniniai virpesiai, b) stačiakampių impulsų sekos, c) pjūklinių impulsų sekos.

Generatorių klasifikacija parodyta 2 pav.

Elektrinis yra generatoriai, kurie tiesiogiai paverčia nuolatinės srovės šaltinio energiją į virpesių energiją.

Elektromechaninis yra generatoriai, kuriuose generuojamų virpesių dažnį nustato tam tikrų medžiagų mechaninių virpesių dažnis (kvarco plokštė).

Generatoriuose su vidinis jaudulys arba su savęs sužadinimas svyravimus sukuria vidinis energijos šaltinis.

2 pav. Generatorių klasifikacija

Generatoriuose su išorinė stimuliacija svyravimų formavimas atliekamas iš kito svyravimų, patenkančių į jo įėjimą (dažnio dauginimas ir padalijimas).

Atsipalaidavimo generatoriai arba multivibratoriai formuoti neharmoninės formos virpesius (stačiakampių, trikampių, pjūklinių, varpelių ir kt. impulsų sekos).

Harmoninis arba kvaziharmoninis generatoriai generuoja harmoninius virpesius.

IN R.C.- generatoriai RC filtrai naudojami kaip atrankinė grandinė.

IN L.C.- generatoriai Lygiagreti virpesių grandinė naudojama kaip atrankinė grandinė.

IN nuo tasko iki taskoL.C.- generatoriai svyravimo grandinė yra sujungta su stiprintuvo elementu dviejuose taškuose ir į tritaškisL.C.-autogeneratoriai? trys taškai.

Apibendrinta harmoninio savaiminio osciliatoriaus blokinė schema

Sukurkime apibendrintą harmoninio savaiminio osciliatoriaus blokinę schemą. Kadangi tai yra savaiminis osciliatorius, jis turi turėti vidinį maitinimo šaltinį (PS) Kad susidarytų harmoniniai virpesiai, generatoriuje turi būti grandinė, kurioje gali atsirasti virpesių. Tokia grandinė yra svyruojanti grandinė, kuri atliks ir selektyvinės grandinės (IC) funkcijas. Atrankinė grandinė nustato generuojamų virpesių dažnį ir jų formą. Virpesių atsiradimo požiūriu pakanka svyruojančios grandinės, tačiau svyravimo grandinė yra pasyvi, todėl turi teigiamą aktyviąją varžą Rts. Esant šiai varžai, kaip ir apkrovos Rн, į kurią veikia svyravimai, varžai, generatoriaus generuojami svyravimai bus slopinami. Todėl į osciliatoriaus grandinę būtina įtraukti elementą su neigiama aktyvia varža; kaip žinoma, elementas su neigiama aktyvia varža yra kintamos srovės šaltinis, todėl yra aktyvus (stiprinantis) elementas (EA). Stiprinančio elemento Rue varža turi visiškai kompensuoti visus energijos nuostolius pasyviose generatoriaus grandinėse ir apkrovoje. Taip pat į osciliatorių reikia įtraukti grandinę, kurios pagalba dalis virpesių iš generatoriaus išėjimo pateks į stiprinimo elementą nuostoliams kompensuoti, t.y. reikalinga grandinė Atsiliepimas(OS). Ši grandinė taip pat yra pasyvi ir turi teigiamą aktyvų pasipriešinimą Roc. Taip gauname apibendrintą harmoninio savaiminio osciliatoriaus blokinę schemą (3 pav.).

3 pav. Apibendrinta harmoninio savaiminio osciliatoriaus blokinė schema

Esant stacionariam autogeneratoriaus darbo režimui, teigiamą aktyviąją generatoriaus pasyviųjų elementų varžą ir apkrovą turi visiškai kompensuoti neigiama stiprinimo elemento varža, t.y.

Ric+ROS+Rn— Rue=0 (1)

Virpesių sužadinimo savaiminiame osciliatoriuje procesas

Panagrinėkime savaiminio osciliatoriaus virpesių sužadinimo procesą (3 pav.). Įjungus maitinimo šaltinį osciliatoriaus grandinėse stebimi srovės svyravimai (svyravimo triukšmas). Šio triukšmo spektre yra visų dažnių komponentų. Iš šio spektro, naudojant atrankinę grandinę, išskiriamas komponentas generavimo dažniu fg. Susidaręs svyravimas IC išėjime per grįžtamojo ryšio grandinę paduodamas į stiprintuvo elementą, kur svyravimas sustiprinamas, kuris vėl tiekiamas į IC ir tt Virpesių amplitudė padidėja iki tam tikro taško, po kurio jis stabilizuojasi, taip pat stabilizuojasi virpesių dažnis ir forma. Veikiant autogeneratoriui, išskiriami du darbo režimai: pereinamasis ir stacionarus. Perėjimo režimas Generatoriaus veikimas trunka nuo generatoriaus įjungimo momento, kol stabilizuosis virpesių parametrai. Stacionarus režimas veikimas trunka nuo virpesių parametrų stabilizavimo momento iki generatoriaus išjungimo (4 pav.).

4 pav. Autogeneratoriaus darbo režimai

Savaiminio osciliatoriaus savaiminio sužadinimo sąlygos

Norint nustatyti savaiminio osciliatoriaus savaiminio sužadinimo sąlygas, būtina atsižvelgti į jo lygtį.

Savaiminio osciliatoriaus perdavimo koeficientas nustatomas pagal išraišką

KP=Kus? Kos (2)

čia Kp yra osciliatoriaus perdavimo koeficiento kompleksinė vertė;

Kus yra kompleksinė stiprintuvo stiprinimo vertė;

Kos— kompleksinė grįžtamojo ryšio koeficiento reikšmė.

Jei atidarysime grįžtamojo ryšio grandinę, tada padidėjimo išraiška turės formą

Kus= Umišeiti/ Umįvestis=Kuse jjūsai (3)

čia Um in – kompleksinė stiprintuvo įėjimo įtampos amplitudė;

Um out – kompleksinė stiprintuvo išėjimo įtampos amplitudė;

Kus – stiprinimo modulis:

j ус yra stiprinimo modulio argumentas.

Stiprinimo modulis yra lygus

Kus=Umišeiti/ Umįvestis (4)

j ус atsižvelgia į fazės poslinkį tarp stiprintuvo įėjimo ir išėjimo įtampos. Kaip matyti iš 3 paveikslo, stiprintuvas turi stiprinimo elementą ir atrankinę grandinę. Tarkime, kad lygiagreti virpesių grandinė su varža Rres naudojama kaip atrankinė sistema. Tada

Umišeiti= Aš 1 ? Rres (5)

kur aš 1? stiprinančiojo elemento išėjimo srovės pirmosios harmonikos amplitudė.

Tarp Im 1 ir Um in yra ryšys, nustatomas pagal išraišką

Aš 1 = Strečia? Umįvestis (6)

čia Sav – vidutinis stiprinančiojo elemento srovės-įtampos charakteristikos nuolydis

Pakeitę reikšmę Im 1 iš (6) į (5), gauname

Umišeiti= Strečia? Umįvestis? Rres (7)

Tada stiprintuvo stiprinimo modulis, atsižvelgiant į (4) ir (7), bus lygus

Kus=Umišeiti/ Umįvestis= Strečia? Umįvestis? Rres/Umįvestis= Strečia? Rres(8)

Atsižvelgiant į tai, kad j bus lygus

jūsai=jai+ jic (9)

kur j ue yra fazės poslinkis, įvedamas stiprinančiojo elemento;

j ic – fazės poslinkis, įvestas atrankinės grandinės.

Atsižvelgiant į (3), (8) ir (9) išraiškas, stiprintuvo stiprinimas bus lygus

Kus= Strečia? Rrese j (jue+jic) (10)

Grįžtamojo ryšio grandinės perdavimo koeficientas lygus

Kos = Um in x / Um out = Kos e j joc (11)

čia Kos – grįžtamojo ryšio grandinės perdavimo koeficiento modulis;

j os – grįžtamojo ryšio grandinės perdavimo koeficiento modulio argumentas.

j os atsižvelgia į fazių poslinkį tarp grįžtamojo ryšio grandinės įėjimo ir išėjimo įtampų.

Taigi, remiantis (2), (10) ir (11) išraiškomis, generuojant sinusinius virpesius galime užrašyti stacionariu režimu (su pastoviais parametrais) esančio savaiminio generatoriaus perdavimo koeficientą.

KP=Kus? Kos= Strečia? Rres? Kose j (jue+jic+jos)=1 (12)

Išraiška (12) yra savaiminio osciliatoriaus lygtis. Pagal šią lygtį Autogeneratoriaus perdavimo koeficientas stacionariu režimu turi būti lygus vienetui.

Savaiminio osciliatoriaus lygtis išreiškia savaiminio osciliatoriaus savaiminio sužadinimo sąlygas.

1. Amplitudės balanso sąlyga

KP= Strečia? Rres? Kos = 1 (13)

Perdavimo koeficientas palei uždarą generatoriaus žiedą turi būti lygus vienetui. Tai reiškia, kad visa energija, sunaudota pasyviems generatoriaus elementams ir apkrovai, turi būti visiškai kompensuota stiprintuvo elemento papildymo energija.

Amplitudės balanso sąlyga lemia stacionarią svyravimų amplitudę.

2. Fazių balanso sąlyga

jūsai=jai+ jic+ jOS=0 arba k2 p, Kurk=1, 2, 3, … (14)

Bendras fazės poslinkis uždarame savaiminio generatoriaus žiede turi būti lygus nuliui arba 2 kartotinisp (360 ° ). Tai yra, stiprinančio elemento papildymo energija turi būti tiekiama fazėje su jau esamais virpesiais. Kad ši sąlyga būtų įvykdyta, savaiminio generatoriaus grįžtamojo ryšio grandinė turi būti teigiamas. Kadangi daugumoje savaiminių osciliatorių fazių balanso sąlyga tenkinama tik vienu dažniu, ši sąlyga lemia generavimo dažnį.

Autogeneratoriaus savaiminio sužadinimo režimai

Priklausomai nuo nuolatinės maitinimo įtampos, tiekiamos į stiprintuvo elektrodus, vertes ir KOS koeficientą, galimi du savaiminio sužadinimo režimai: minkštas ir kietas.

At minkštas savaiminio sužadinimo režimas veikimo taško (A) padėtis nustatoma stiprinančiojo elemento srovės-įtampos charakteristikos tiesinėje atkarpoje (5 pav.). Tokiu atveju pradinis stiprintuvo veikimo režimas užtikrinamas nenutraukiant išėjimo srovės. Šiuo režimu savaiminis sužadinimas vyksta net ir esant nedideliems įėjimo įtampos pokyčiams, kurie visada stebimi dėl krūvininkų svyravimų. Taigi, svyravimai stiprinimo elemento išėjime atsiranda iš karto, net ir esant nedideliems įėjimo įtampos pokyčiams, o tai yra šio savaiminio sužadinimo režimo privalumas. Generatoriaus išėjimo virpesių amplitudė sklandžiai didėja. Stacionariu režimu stiprintuvas gali veikti be atjungimo arba išjungus išėjimo srovę, o antruoju atveju išėjimo srovės Q atjungimo kampas (pusė išėjimo srovės impulso trukmės) yra didesnis nei 90°. Jei nėra atjungimo arba didelio ribinio kampo, sumažėja generatoriaus našumo koeficientas (COP), o tai yra šio režimo trūkumas.

5 pav. Diagramos, paaiškinančios minkštąjį savaiminio sužadinimo režimą

At stiprus savaiminio sužadinimo režimas veikimo taško padėtis nustatoma už stiprinimo elemento srovės-įtampos charakteristikos ribų (6 pav.). Tai lemia tai, kad stiprinamasis elementas nuolat veikia išėjimo srovės išjungimo režimu, dėl ko svyravimai elemento išėjime atsiranda tik tada, kai įėjimo įtampos u(t) amplitudė viršija tam tikrą reikšmę U n. Viršijus šią reikšmę (u(t)?U n), stiprinamasis elementas atrakinamas ir jo išvestyje atsiranda svyravimai. Be to, šių svyravimų amplitudė greitai didėja. Tam tikros įtampos poreikis stiprinančiojo elemento įėjime, kad jo išėjime atsirastų virpesiai, yra kietojo savaiminio sužadinimo režimo trūkumas.

Šiuo savaiminio sužadinimo režimu išėjimo srovės ribinis kampas yra mažesnis nei 90°. Mažo ribinio kampo buvimas padidina generatoriaus efektyvumą, o tai yra šio režimo pranašumas.

6 pav. Diagramos, paaiškinančios kietojo savaiminio sužadinimo režimą

Kaip matote, minkštasis savaiminio sužadinimo režimas turi tuos privalumus, kurių kietasis režimas neturi, o kietasis – tokių, kurių minkštasis režimas neturi. Todėl praktiškai kai kurių tipų generatoriuose (ypač LC generatoriuose) naudojami abu režimai: kai generatorius įjungtas ir perėjimo režimu, generatorius veikia minkšto savaiminio sužadinimo režimu, o pereinant į stacionarus darbo režimas, generatorius perjungiamas į sunkaus savaiminio sužadinimo režimą.

Autogeneratoriaus charakteristikos

Virpesių charakteristika parodo stiprintuvo elemento Im 1 išėjimo srovės pirmosios harmonikos amplitudės priklausomybę nuo įėjimo įtampos Um in amplitudės esant pastoviai poslinkio įtampai U 0 ir atvirai grįžtamojo ryšio grandinei.

Šios charakteristikos yra netiesinės, nes stiprinamasis elementas yra netiesinis ir priklauso nuo generatoriaus savaiminio sužadinimo režimo. 7 paveiksle a pavaizduota generatoriaus svyravimo charakteristika esant minkšto savaiminio sužadinimo režimui, o 7 pav., b? esant stipriam savęs sužadinimo režimui.

7 pav. Savaiminio osciliatoriaus virpesių charakteristikos

Atsiliepimų linijos atspindi grįžtamojo ryšio grandinės Um out išėjimo įtampos priklausomybę nuo įėjimo srovės Im 1 pirmosios harmonikos amplitudės.

Kadangi grįžtamojo ryšio grandinės išėjimo įtampa yra stiprintuvo įvesties įtampa, o grįžtamojo ryšio grandinės įvesties srovė yra stiprintuvo išėjimo srovė, patogiau pavaizduoti grįžtamojo ryšio linijas stiprintuvo atžvilgiu kaip priklausomybę nuo stiprinančiojo elemento įėjimo įtampa ant išėjimo srovės pirmosios harmonikos amplitudės (8 pav.).

8 pav. Grįžtamojo ryšio linijos

Grįžtamojo ryšio linijos išreiškia linijinį ryšį, nes grįžtamojo ryšio grandinė yra linijinė. Linijų nuolydis priklauso nuo grįžtamojo ryšio koeficiento Kos. Kuo didesnis Kos, ty kuo stipresnis grįžtamasis ryšys, tuo mažesnis pasvirimo kampas Um atžvilgiu ašyje, pavyzdžiui, 8 paveiksle: Kos 1<Кос 2 <Кос 3 .

Stacionarių virpesių amplitudės nustatymas

Iš 1.6 pastraipos išplaukia, kad savaiminiame osciliatoriuje vienu metu yra tiesinės (grįžtamasis ryšys) ir netiesinės (svyravimo charakteristikos) priklausomybės. Esant stacionariam savaiminio generatoriaus veikimo režimui, stiprinančiojo elemento įtampos amplitudė Um in ir atitinkama srovės amplitudė Im 1 turi vienu metu tenkinti šias dvi priklausomybes. Tai įmanoma tik svyruojančios charakteristikos susikirtimo taškuose su grįžtamojo ryšio linija. Panagrinėkime stacionarios virpesių amplitudės nustatymo procesą įvairiais savaiminio sužadinimo režimais.

Minkštas savaiminio sužadinimo režimas.

Norėdami analizuoti autogeneratoriuje vykstančius procesus, abi jo charakteristikas pavaizduosime toje pačioje koordinačių ašyje ir toje pačioje skalėje (9 pav.).

Paveiksle pavaizduotos dvi grįžtamojo ryšio linijos su skirtingais grįžtamojo ryšio koeficientais Kos 1 ir Kos 2 bei Kos 1<Кос 2 . При Кос 1 колебания отсутствуют, т. к. колебательная характеристика и линия обратной связи имеют одну общую точку 0, а значит Um вх =0 и Im 1 =0. При Кос 2 колебательная характеристика и линия обратной связи имеет две общие точки 0 и В. Поскольку, как отмечалось выше, в точке 0 колебания не возможны, то устойчивые колебания возможны только в точке В при напряжении равном Um вхВ и соответствующем ему током Im 1В. Точка В является stabilus pusiausvyros taškas ir atitinka stacionarų generatoriaus darbo režimą. Stabilios pusiausvyros taške yra pusiausvyra tarp stiprinančiojo elemento papildymo energijos ir nuostolių energijos. Šį tašką generatorius pasiekia savaiminio sužadinimo proceso metu. Dėl įvairių destabilizuojančių veiksnių įtakos generatoriui jis gali palikti stabilios pusiausvyros būseną, tačiau svyravimų amplitudė bus linkusi grįžti į stabilios pusiausvyros tašką. Panagrinėkime procesus, vykstančius autogeneratoriuje šiuo atveju.

Tarkime, kad įtampa stiprinančiojo elemento įėjime sumažėjo iki reikšmės Um inxC. Ši įtampa generatoriaus išėjimo grandinėje sukels srovę Im 1 C. Ši srovė dėl grįžtamojo ryšio padidins įtampą elemento įvestyje į Um D, o tai savo ruožtu padidins srovę iki Im 1 D. Dėl šios srovės padidės įtampa ir tt Tai vyks tol, kol svyravimų amplitudė pasieks taško B reikšmes. Jei svyravimų amplitudė, veikiama destabilizuojančių veiksnių, padidės iki reikšmės Um inxE , tada vyks atvirkštinis procesas, ty srovė Im 1 E, kurią sukelia ši įtampa, dėl grįžtamojo ryšio sumažės Um įėjimo įtampa ir pan., kol svyravimų amplitudė vėl grįš į vertę B taško.

Sunkus savaiminio sužadinimo režimas.

Šiuo režimu svyravimo charakteristika ir grįžtamojo ryšio linija turi tris bendrus taškus 0, A ir B (10 pav.).

10 pav. Stacionarių virpesių amplitudės nustatymas kietuoju režimu

0 taške svyravimai negali egzistuoti. Išanalizuokime tašką A. Sumažinus virpesių amplitudę stiprinančiojo elemento įėjime iki Um inC išėjimo grandinėje Im 1C atsiras srovė, o tai savo ruožtu sumažės įtampa Um in, ši įtampa sumažės srovėje Im 1 ir tt tol, kol išnyks vibracijos. Jei įtampa stiprinančiojo elemento įėjime padidės iki Um reikšmės D, tai virpesių amplitudė padidės iki taško B reikšmės. Taigi taškas A yra nestabilios pusiausvyros taškas, šiuo metu svyravimai gali egzistuoti, tačiau pasikeitus jų amplitudei jie arba išnyksta, arba jų amplitudė didėja. Jei analizuosime tašką B, paaiškės, kad jis yra stabilios pusiausvyros taškas.

Savaiminio sužadinimo režimas, kai įjungus maitinimo šaltinį svyravimai palaipsniui didėja, vadinamas minkštuoju savaiminiu sužadinimu, jei reikia papildomos įtakos svyravimams sužadinti, tai šis režimas vadinamas kietuoju.

Ryžiai. 13.2. Nuolydžio pasikeitimas minkšto savaiminio sužadinimo režimu

Minkšto savaiminio sužadinimo režimą galima pasiekti tinkamai parinkus poslinkio įtampą didelio laidumo tranzistoriaus srovės-įtampos charakteristikos skyriuje.

Šis režimas atitinka šios formos priklausomybę S=f(Umb), parodytą Fig. 13.2.

Toje pačioje pav. buvo nubrėžta tiesioginė linija
. Grafikų susikirtimo taške tenkinama amplitudės balanso lygtis, o pastovios būsenos svyravimų amplitudė yra lygi
. Minkštame režime stacionarus režimas yra stabilus, o poilsio režimas yra nestabilus. Todėl įvyksta savaiminis osciliatoriaus sužadinimas.

Būdingas kietojo režimo bruožas yra tas, kad nedideli tranzistoriaus įėjimo svyravimai negali sukelti savaiminio osciliatoriaus sužadinimo; savaiminis sužadinimas galimas tik esant didelei pradinės įtampos amplitudei. Šis režimas įgyvendinamas UE pritaikant blokuojančią poslinkio įtampą, kuriai esant mažoms įėjimo įtampos amplitudėms negali atsirasti srovės UE išėjimo grandinėje.

Šiam režimui būdinga tokia priklausomybė S = f (U mb), parodyta Fig. 13.3.

Ryžiai. 13.3. Nuolydžio pasikeitimas kietojo savaiminio sužadinimo režimu

Režimas, atitinkantis virpesių amplitudę
, yra stabilus, o režimas atitinka amplitudę
, nestabilus.

13.3. Lygiavertės trijų taškų generatorių grandinės

Paprasčiausi savaiminiai generatoriai pagal konfigūraciją yra savaiminiai generatoriai, veikiantys pagal trijų taškų grandinę. Tokiuose savaiminiuose osciliatoriuose tranzistorius su trimis gnybtais yra prijungtas prie trijų virpesių grandinės, susidedančios iš trijų reaktyvių elementų, taškų.

Apibendrinta trijų taškų generatoriaus grandinė parodyta Fig. 13.4.

Ryžiai. 13.4. Apibendrinta ekvivalentinė savaiminio generatoriaus grandinė

Kad atsirastų savaiminiai svyravimai, būtina, kad:

Priklausomai nuo to, kokie reaktyvieji elementai kiekybiškai vyrauja grandinėje, išskiriami savaiminiai osciliatoriai, pastatyti pagal indukcinę (13.5 pav.) ir talpinę (13.6 pav.) tritaškę grandines.

Indukcinis tritaškis:

Ryžiai. 13.5. Indukcinis tritaškis

,
,
.

Talpinis tritaškis:

Ryžiai. 13.6. Talpinis tritaškis

- generuojamų virpesių dažnis.

,
,
.

Grįžtamojo ryšio koeficientas per trijų taškų grandinės elementus:

.

Indukciniam tritaškiui:
.

Dėl talpinio trijų taškų:
.

Clapp schema

Modifikuotoje tritaškėje talpinėje grandinėje pasiekiamas didesnis dažnio stabilumas (13.7 pav.).

Ryžiai. 13.7. Clapp schema

Kondensatoriaus C 3 įvedimas sumažina tranzistoriaus įtraukimo į grandinę koeficientą, sumažindamas jo parametrų destabilizuojantį poveikį savaiminio osciliatoriaus dažniui.

, Kur
.

Visose grandinėse grandinė iš dalies prijungta prie tranzistoriaus kolektoriaus grandinės.

Grandinės įtraukimo į kolektoriaus grandinę koeficientas:

Lygiavertė kolektoriaus grandinės varža:
.

SAVIŽADINIMO REŽIMŲ ANALIZĖ. PAGRINDINĖS SCHEMOS

Įvadas

Generatoriaus savaiminio sužadinimo režimų lyginamoji analizė

Autogeneratorius su transformatoriaus grįžtamuoju ryšiu

Autogeneratorius ant tunelinio diodo

Tritaškio generatoriaus apibendrinta grandinė

Išvada

Literatūra

Įvadas

Atlikus lyginamąją savaiminio osciliatoriaus savaiminio sužadinimo režimų analizę, atkreipiant dėmesį į šių režimų privalumus ir trūkumus, reikia sutelkti dėmesį į jų pranašumų derinimą automatiniame poslinkyje, analizuojant konkrečias jo suteikimo schemas.

Svarstant pagrindines savaiminių osciliatorių, naudojančių transformatorius ir tunelinius diodus, grandines, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas studentų fizinių procesų, vykstančių generatorių savaiminio sužadinimo ir veikimo metu, supratimui, taip pat remtis išnagrinėtais teoriniais savaiminio sužadinimo pagrindais. svyravimai.

Pirmasis trijų taškų grandinės patentas buvo išduotas amerikiečių kompanijos Western Electric inžinieriui R. Hartley (1975), kurio vardas radijo inžinerijos literatūroje. Tai indukcinis tritaškis. Hartley grandinėje grįžtamasis ryšys keičiamas perkeliant katodo tvirtinimo tašką išilgai grandinės induktoriaus posūkių. 1918 metais tos pačios įmonės inžinierius E. Colpitzas užpatentavo vamzdinę osciliatoriaus grandinę su talpiniu grįžtamuoju ryšiu. Hartley ir Colpitts grandinės yra pagrindinės savaiminių osciliatorių grandinės ir visų istoriškai vėlesnių savaiminių osciliatorių prototipai.

Pasibaigus Pirmajam pasauliniam karui, vamzdžių technologijoje nepertraukiamiems virpesiams generuoti buvo bandoma panaudoti lempos viduje esančius kondensatorius. Teigiamas grįžtamasis ryšys per triodo tinklinio anodo talpą, su kuriuo buvo kovojama radijo imtuvuose, čia pasirodė naudingas. Viena iš ankstyvųjų tokio tipo grandinių turėjo dvi grandines – vieną anodo grandinėje, kitą – tinklelio grandinėje ir buvo lygiavertė indukcinei trijų taškų grandinei. Virpesiai atsirado, kai grandinės buvo šiek tiek nukrypusios nuo generavimo dažnio ir turėjo indukcinę reaktyvumą. Ši schema buvo pritaikyta trumposioms bangoms radijo mėgėjų praktikoje 20-aisiais. Vėliau pasirodė ir kitos dvigubos grandinės generatorių versijos. Svarbu pabrėžti, kad jie visi susidarė arba indukciniais, arba talpiniais tritaškiais. Vamzdžių generatorių konstravimo principai buvo išsaugoti iki šių dienų, nepaisant to, kad elementų bazė gerokai pasistūmėjo į priekį (nuo vamzdinių triodų iki integrinių grandynų).

Generatoriaus savaiminio sužadinimo režimų lyginamoji analizė

Atlikime lyginamąją savaiminio sužadinimo režimų analizę, naudodami įvairias savaiminio osciliatoriaus charakteristikas.

Minkštas režimas.

i K ( u BE) su didžiausiu statumu, tada savaiminio sužadinimo režimas vadinamas minkštuoju.

Atsekime pirmosios harmoninės srovės amplitudės pokyčius priklausomai nuo grįžtamojo ryšio koeficiento reikšmės KAM OS. Keisti KAM Dėl grįžtamojo ryšio pasikeičia tiesioginio grįžtamojo ryšio a nuolydis (1 pav.)

Ryžiai. 1 Minkštas savaiminio sužadinimo režimas

At KAM OS = KAM OS1 yra stabili ramybės būsena ir generatorius nežadinamas, svyravimų amplitudė lygi nuliui (1 pav. b). Didumas KAM OS = KAM OS2 = KAM CR yra riba (kritinė) tarp ramybės būsenos stabilumo ir nestabilumo. At KAM OS = KAM OS3> KAM KR ramybės būsena nestabili, generatorius bus sužadintas ir vertė Aš 1 bus nustatytas į atitinkamą tašką A. Didėjant KAM OS, pirmosios išėjimo srovės harmonikos vertė palaipsniui didės KAM OS = KAM OS4 bus nustatyta taške B. Kai mažėja KAM OS virpesių amplitudė sumažės išilgai tos pačios kreivės, o svyravimai suskaidys grįžtamojo ryšio koeficientą KAM OS = KAM OS2< KAM KR.

Darant išvadas galima pastebėti šias minkšto savaiminio sužadinimo režimo ypatybes:

Sužadinimui nereikia didelio grįžtamojo ryšio koeficiento KAM OS;

Virpesių sužadinimas ir sutrikimas vyksta esant tokiai pačiai grįžtamojo ryšio koeficiento vertei KAM KR;

Galima sklandžiai reguliuoti stacionarių virpesių amplitudę keičiant grįžtamojo ryšio koeficiento reikšmę KAM OS;

Kaip trūkumą reikėtų pažymėti didelę pastovios kolektoriaus srovės komponento vertę, dėl kurios maža efektyvumo vertė.

Sunkus rėžimas.

Jei veikimo taškas yra būdingoje srityje i K= f (u BE) su mažu nuolydžiu S < S MAX, tada savaiminio sužadinimo režimas vadinamas kietuoju.

Išanalizuokime režimą (panašų į minkštojo savaiminio sužadinimo režimą) pagal savaiminio osciliatoriaus virpesių charakteristiką Aš 1 = f (Um BE) ir charakteristikas Aš 1 = f (KAM OS), pateikta atitinkamai 2 a) ir b) paveiksluose.

Ryžiai. 2 Stipraus savaiminio sužadinimo režimas

Analizuodami grįžtamojo ryšio linijų susikirtimo taškus su virpesių charakteristika, darome išvadą, kad savaiminis osciliatorius bus sužadintas, kai grįžtamojo ryšio koeficientas viršys reikšmę KAM OS3 = KAM OSKR. Toliau didinti KAM OS šiek tiek padidina išėjimo (kolektoriaus) srovės pirmosios harmonikos amplitudę Aš 1 palei taką V-G-D. Mažinti KAM OS iki KAM OS1 nesukelia virpesių suskaidymo, nes taškai B ir B yra stabilūs, o taškas A yra stabilus dešinėje. Svyravimai nutrūksta taške A, t.y KAM OS< KAM OS1, nes taškas A yra nestabilus kairėje.

Taigi galime pastebėti šias generatoriaus veikimo ypatybes kieto savaiminio sužadinimo režimu:

Savaiminiam sužadinimui reikalingas didelis grįžtamojo ryšio koeficientas KAM OS;

Virpesių sužadinimas ir sutrikimas vyksta laipsniškai, esant skirtingoms grįžtamojo ryšio koeficiento vertėms KAM OS;

Stacionarių svyravimų amplitudė negali keistis didelėse ribose;

Kolektoriaus srovės DC komponentas yra mažesnis nei minkštuoju režimu, todėl efektyvumas yra žymiai didesnis.

Palyginus teigiamus ir neigiamus nagrinėjamų savaiminio sužadinimo režimų aspektus, prieiname prie bendros išvados: patikimą generatoriaus savaiminį sužadinimą užtikrina minkštasis režimas, o ekonomiškas veikimas, didelis efektyvumas ir stabilesnė svyravimų amplitudė. kietuoju režimu.

Noras sujungti šiuos privalumus paskatino idėją naudoti automatinį poslinkį, kai generatorius sužadinamas švelniu savaiminio sužadinimo režimu, o jo veikimas vyksta kietuoju režimu. Žemiau aptariama automatinio poslinkio esmė.

Automatinis poslinkis.

Režimo esmė yra ta, kad norint užtikrinti savaiminio osciliatoriaus sužadinimą minkštuoju režimu, pradinė veikimo taško padėtis parenkama tiesinėje srauto charakteristikos atkarpoje su maksimaliu statumu. Lygiavertė grandinės varža parenkama tokia, kad būtų įvykdytos savaiminio sužadinimo sąlygos. Didinant virpesių amplitudę, režimas DC automatiškai pasikeičia ir stacionarioje būsenoje darbo režimas nustatomas taip, kad išjungtų išėjimo srovę (kolektoriaus srovę), t.y. savaiminis generatorius veikia kieto savaiminio sužadinimo režimu srauto charakteristikos ruože su mažu nuolydžiu (2 pav.). 3).

Ryžiai. 3 Savaiminio osciliatoriaus automatinio poslinkio principas

Automatinė poslinkio įtampa paprastai gaunama dėl bazinės srovės įtraukiant grandinę į bazinę grandinę R B C B (4 pav.).

Ryžiai. 4. Automatinė poslinkio grandinė dėl bazinės srovės

Pradinę poslinkio įtampą suteikia įtampos šaltinis E B. Didėjant virpesių amplitudei, didėja rezistoriuje esanti įtampa R B, kurią sukuria pastovi bazinės srovės dedamoji aš B0. Gauta poslinkio įtampa ( E B - aš B0 R B) tuo pačiu mažėja, linkęs E BST.

Praktinėse grandinėse pradinė poslinkio įtampa suteikiama naudojant pagrindinį daliklį R B1, R B2 (5 pav.).

Ryžiai. 5. Automatinis poslinkis naudojant pagrindo skirstytuvą

Šioje grandinėje pradinė poslinkio įtampa

Kur – skirstytuvo srovė.

Didėjant virpesių amplitudei, pastovi bazinės srovės dedamoji aš B 0 didėja ir poslinkis E B vertė mažėja, pasiekdama vertę E BST pastovioje būsenoje. Kondensatorius SU B apsaugo nuo rezistoriaus trumpojo jungimo R B1 nuolatinei srovei.

Reikėtų pažymėti, kad automatinio poslinkio grandinės įvedimas į generatoriaus grandinę gali sukelti pertraukiamo generavimo reiškinį. Jo atsiradimo priežastis yra automatinio poslinkio įtampos vėlavimas, palyginti su virpesių amplitudės padidėjimu. Esant didelei laiko konstantai t = R B SU B (8.41 pav.) svyravimai greitai didėja, bet poslinkis praktiškai nesikeičia - E B.START Be to, poslinkis pradeda keistis ir gali būti mažesnis už kritinę vertę, kuriai esant vis dar yra stacionarumo sąlygos, ir svyravimai nutrūks. Po to, kai virpesiai nepavyksta, talpa SU B lėtai išsikraus R B ir poslinkis vėl bus linkęs E B.START Kai tik nuolydis tampa pakankamai didelis, generatorius vėl bus sujaudintas. Tolesni procesai bus kartojami. Taigi svyravimai periodiškai kils ir vėl nutrūks.

Protarpiniai svyravimai paprastai laikomi nepageidaujamais reiškiniais. Todėl labai svarbu apskaičiuoti automatinio poslinkio grandinės elementus taip, kad būtų pašalinta pertraukiamo generavimo galimybė.

Norint pašalinti pertraukiamą generavimą grandinėje (3 pav.), vertė C B pasirenkamas iš lygybės

Autogeneratorius su transformatoriaus grįžtamuoju ryšiu

Panagrinėkime supaprastintą harmoninių virpesių tranzistoriaus savaiminio osciliatoriaus grandinę su transformatoriaus grįžtamuoju ryšiu (6 pav.).

Ryžiai. 6. Autogeneratorius su transformatoriaus grįžtamuoju ryšiu

Grandinės elementų paskirtis:

1) tranzistorius VT p - n - p tipas, veikia kaip stiprinantis netiesinis elementas;

2) svyravimo grandinė L K C K G E nustato generatoriaus virpesių dažnį ir užtikrina jų harmoninę formą, realų laidumą G E apibūdina energijos nuostolius pačioje grandinėje ir išorinėje apkrovoje, susijusioje su grandine;

3) ritė L B suteikia teigiamą grįžtamąjį ryšį tarp kolektoriaus (išėjimo) ir bazinės (įvesties) grandinių; jis yra indukciniu būdu prijungtas prie grandinės ritės L K (abipusės indukcijos koeficientas M);

4) maitinimo šaltiniai E B ir E K užtikrinti reikiamą pastovią įtampą tranzistoriaus perėjimuose, kad būtų užtikrintas aktyvus jo veikimo režimas;

5) kondensatorius SU P atskiria generatorių ir jo nuolatinę apkrovą;

6) blokuojantys kondensatoriai SU B1 ir SU B2 šunto maitinimo šaltiniai iš kintamoji srovė, neįskaitant nenaudingų energijos nuostolių dėl jų vidinės varžos.

Fizikiniai procesai generatoriuje.

Kai prijungiate maitinimo šaltinius E B ir E Emiterio jungtis yra nukreipta į priekį ir atsiranda kolektoriaus srovė. i K (t), kuris pradžioje užsidaro nuo + E Per emiterį - bazę - tranzistoriaus ir talpos kolektorių SU K ant - E K, nes srovės skirtumo talpa yra trumpasis jungimas. Kondensatorius SU K įkrauna ir pradeda išsikrauti per grandinės elementus L K G Grandinėje atsiranda E ir laisvieji virpesiai. Pereinanti virpesių srovė L K, sukuria abipusės indukcijos emf ritėje L B. Šis EMF per talpą taikomas tranzistoriaus emiterio sandūrai SU B1 ir valdo pagrindo bei kolektoriaus sroves. Per grandinę tekančios kolektoriaus srovės kintamoji dedamoji: kolektorius, grandinė L K C K G E, emiteris, bazė, kolektorius, papildo grandinės energijos nuostolius ir, jei bus įvykdytos savaiminio sužadinimo sąlygos, joje esančių virpesių amplitudė padidės. Pirmoji savaiminio sužadinimo sąlyga vadinama faze ir ji pasiekiama tuo, kad ritė L B įsijungia priešais ritę L K. Šiuo atveju įtampa prie pagrindo U BE pasikeis priešfazėje nuo kolektoriaus įtampos (atitinkamai su įtampa grandinėje U K) ir tranzistoriaus išėjimo laidumas bus neigiamas. Tai reiškia, kad tranzistorius yra kintamosios srovės maitinimo šaltinis. Tačiau vien fazės sąlygos neužtenka, reikia įvykdyti ir savaiminio sužadinimo amplitudės sąlygą, t.y., kad energija W(+) patekęs į grandinę iš tranzistoriaus viršijo energijos nuostolius W( - ) dėl laidumo G E. Praktiškai tai pasiekiama pasirenkant M > M KR, kur M KR yra M reikšmė, kuriai esant tenkinama lygybė W (+) = W( - ). Sukuriamų virpesių dažnis yra maždaug lygus grandinės rezonansiniam dažniui

nes kada K>> 1, silpninimo koeficiento d reikšmė

Schemos privalumai: galimybė sklandžiai, nepriklausomai reguliuoti dažnį (keičiant SU K) ir amplitudės (keičiant M) virpesius.

Skaičiuojant generatoriaus parametrus, būtina nustatyti generuojamų virpesių dažnį, grandinės rezonansinį dažnį, grandinės kokybės koeficientą, taip pat savaiminio sužadinimo amplitudės ir fazės sąlygų įvykdymą.

Pavyzdys

Savaiminis generatorius su transformatoriaus grįžtamuoju ryšiu (6 pav.) turi grandinės parametrus L K = 3 µH, SU K = 90 pF, G E = 25 omai.

Nustatykite virpesių grandinės natūralių slopintų virpesių dažnį w 1, rezonansinį dažnį w 0 ir kokybės koeficientą K virpesių grandinė.

Problemos sprendimas.

Nuo ritių įjungimo L B ir L K gaminamas skaitiklyje, kuris užtikrina priešfazinį įtampų pokytį tranzistoriaus bazėje ir kolektorius, tada tenkinama savaiminio sužadinimo fazinė sąlyga. Savaiminio sužadinimo amplitudės sąlyga bus pasiekta pasirinkus M > M KR.

Norėdami nustatyti laisvųjų virpesių režimą grandinėje, apskaičiuojame jo parametrus.

Grandinės natūralių virpesių dažnis nustatomas pagal išraišką

Norėdami jį nustatyti, apskaičiuojame grandinės rezonansinį dažnį ir grandinės slopinimo koeficientą:

Apskaičiuojame grandinės kokybės koeficientą pagal formulę

Kaip matyti iš aukščiau pateiktų skaičiavimų, natūralių virpesių dažnis ir grandinės rezonansinis dažnis, su kokybės koeficientu Q >> 1, praktiškai sutampa (kvazisvyravimo režimas), kas patvirtina teorines nuostatas.

Autogeneratorius ant tunelinio diodo

Istoriškai tuneliniai diodai atsirado daug vėliau nei tranzistoriai ir lempos. Maži matmenys ir svoris, didelis patikimumas ir ekonomiškumas lėmė greitą jų taikymo sritį. Tunelinio diodo srovės-įtampos charakteristika - tipo N(7 pav.). Todėl generatoriaus grandinė paprasta: prie diodo prijungiama lygiagreti kintamosios srovės grandinė (8.44 pav. b), o nuolatinės srovės režimas parenkamas taip, kad veikimo taškas O būtų charakteristikos krintančioje atkarpoje (7 pav.).

7 pav. Srovės-įtampos charakteristika ir generatoriaus grandinė naudojant tunelinį diodą

DC režimas turi būti numatytas atsižvelgiant į vidinis pasipriešinimasšaltinis R i. Norėdami tai padaryti, turite išspręsti dviejų lygčių sistemą:

Grafinis sistemos sprendimas parodytas 8.44 a pav.

Panagrinėkime du atvejus.

Pirmuoju atveju su stačiu charakteristikos | S (U 0)| > 1/R i, galimos trys sistemos lygtis tenkinančios būsenos – taškai A, O, B. Analizė, atsižvelgiant į paties diodo talpą, rodo, kad tik taškai A ir B, esantys didėjančiose charakteristikos atkarpose, yra stabilūs. Jei poilsio taškas (taškas O) yra būdingoje atkarpoje su neigiamu nuolydžiu, grandinės būsena bus nestabili ir veikimo taškas spontaniškai pasislinks į vieną iš kraštutinių padėčių (į tašką A arba tašką B).

Antruoju atveju su stačiu charakteristikos | S (U 0)| < 1/R i, yra tik viena būsena, kuri tenkina lygtis - taškas O. Pasirodo, kad jis yra stabilus ir todėl veikimo tašką galima nustatyti bet kurioje srovės-įtampos charakteristikos dalyje su neigiamu nuolydžiu, todėl savaiminio nuolydžio fazinė sąlyga. sužadinimas patenkintas. Savaiminio sužadinimo amplitudės sąlyga bus įvykdyta, jei | S (U 0)| > G O kur G E – grandinės laidumas diodų prijungimo taškuose.

Virpesių dažnis yra

ir gali būti pakeistas naudojant SU K. Virpesių amplitudė kinta keičiant tašką, kuriame diodas yra prijungtas prie virpesių grandinės. Jei ritės L 1 ir L 2 nėra sujungti vienu magnetiniu lauku, tada grandinės perjungimo koeficientas yra lygus

Jei ritės L 1 ir L 2 sudaro vieną ritę su bendru magnetiniu lauku, tada diodas prijungiamas prie indukcinės šakos, kurios perjungimo koeficientas lygus

Kur n 1 ir n 2 – schemoje nurodytas ritės dalių apsisukimų skaičius L 1 ir L 2 .

Blokavimo pajėgumas SU B pasirenkamas iš sąlygos

Schemos pranašumai:

1) galimybė veikti labai plačiame dažnių diapazone (nuo kelių kilohercų iki dešimčių gigahercų);

2) didelis parametrų stabilumas, kai temperatūra kinta plačiame diapazone;

3) žemas vidinio triukšmo lygis;

4) mažas energijos suvartojimas iš energijos šaltinių;

5) ilgas tarnavimo laikas;

6) mažas jautrumas spinduliuotei.

Grandinės trūkumas yra maža išėjimo galia, atsirandanti dėl mažų srovių ir įtampų intervalų krentančioje charakteristikos dalyje (su neigiamu nuolydžiu). Pavyzdžiui, generatorius, pagrįstas vienu tuneliniu diodu, kurio didžiausia srovė yra iki 10 mA, suteikia galią, neviršijančią kelių milivatų. Norint gauti daugiau galios, būtina naudoti diodus su didelėmis didžiausiomis srovėmis.

Apibendrinta tritaškio savaiminio generatoriaus schema

Be savaiminio osciliatoriaus grandinės su transformatoriaus grįžtamuoju ryšiu, yra vadinamosios tritaškės savaiminio osciliatoriaus sinusoidinių virpesių grandinės. Juose nėra sukabinimo ritių, o teigiamas grįžtamasis ryšys pasiekiamas autotransformatoriniu (potenciometriniu) grįžtamojo ryšio grandinės prijungimu prie grandinės, t.y. grįžtamasis ryšys įgyvendinamas naudojant talpinio arba indukcinio tipo reaktyviuosius įtampos daliklius.

Trijų taškų savaiminiame osciliatoriuje aktyvus įtaisas (lempa arba tranzistorius) yra prijungtas prie virpesių grandinės trijuose taškuose. Pavaizduokime tritaškio kintamosios srovės generatoriaus apibendrintą ekvivalentinę grandinę, kuri galios bet kuriam tokio tipo generatoriui (8 pav.).

Ryžiai. 8. Tritaškio savaiminio generatoriaus apibendrinta ekvivalentinė grandinė

Grandinę sudaro dviejų galų tinklai , , , kurie paprastai turi tokius mažus nuostolius, kad gali būti laikomi grynai reaktyviais:

Apibendrinta grandinėje yra stiprintuvas su stiprėjimu

ir apkrova kontūro pavidalu X 1 X 2 X 3, taip pat grįžtamojo ryšio grandinė, kuri perduoda dalį stiprintuvo išėjimo įtampos atgal į jo įvestį su stiprėjimu

Nes

Stiprinimo j K fazė grandinėje su bendru emiteriu (katodu) esant grandinės rezonansiniam dažniui yra lygi 180°, nes grandinės varža šiuo dažniu yra grynai aktyvi, o stiprintuvas su bendru emiteriu apverčia signalą. Vadinasi, norint įvykdyti generatoriaus savaiminio sužadinimo fazės sąlygą j K + j b = 360°, būtina, kad j b = 180°. Tai galioja, jei b yra tikras ir neigiamas. Remiantis (8.40), galima teigti, kad tai bus teisinga esant dviem sąlygoms:

1) X 1 ir X 3 turi būti skirtingų ženklų (skirtingas reaktyvumo pobūdis);

2) |X 3 | > |X 1 |. Sukuriamų virpesių dažnis lygus grandinės rezonansiniam dažniui, nes fazinė sąlyga bus patenkinta tik tokiu dažniu. Nuo rezonanso būklės grandinėje X 1 + X 2 + X 3 = 0 iš to išplaukia X 2 turi turėti tą patį ženklą kaip X 1 ir tada

Taigi galima suformuluoti tritaškio generatoriaus konstravimo taisyklę: tarp stiprintuvo elemento bendrojo ir valdymo, bendrojo ir išėjimo elektrodo turi būti to paties reaktyvumo tipo reaktyvieji elementai, o tarp valdymo ir išėjimo. elektrodai – priešingo reaktyvumo elementas.

Šios taisyklės laikymasis garantuoja generatoriaus savaiminio sužadinimo fazės sąlygos įvykdymą.

Jei reaktyvieji dviejų galų tinklai yra vieno elemento, tai galimi tik du tritaškių generatorių variantai (9 pav.).

Ryžiai. 9. Tritaškių generatorių grandinės

9 paveiksle pateikta grandinė a vadinama indukcine tritaške, o 8.46 paveiksle b - talpine tritaške.

Visi aukščiau pateikti samprotavimai ir išvados galioja ir ant lempos sumontuotiems tritaškiams savaiminiams osciliatoriams. Panašias indukcinių ir talpinių trijų taškų grandines pavaizduoti nesunku.

Pabrėžtina, kad į grandinę įtrauktus dviejų galų tinklus , , , galima gauti kaip savavališkai sudėtingų grandinių (pavyzdžiui, virpesių grandinių) varžas, tik svarbu, kad generuojamų virpesių dažniu jie sukurtų reikiamą reaktyvumas. Osciliatorių grandinėse negali būti virpesių grandinės kondensatorių, nes vietoj jų naudojamos tarpelektrodinės talpos.

Išvada

Kiekviena schema turi savo privalumų ir trūkumų. Naujų schemų atsiradimą lemia noras patobulinti tam tikras esamų schemų savybes. Pavyzdžiui, noras iš viso daugiau savarankiškai reguliuoti virpesių dažnį ir amplitudę aukšti dažniai kartu su tam tikrais dizaino patogumais, išgauti didesnį dažnio stabilumą ir pan. Tačiau vienu metu visų savybių pagerinti, kaip taisyklė, nepavyksta pasiekti dėl jų nenuoseklumo, todėl pirmenybė turi būti teikiama vienai ar kitai schemai, priklausomai nuo naudojimo sąlygų. .

Literatūra:

1. Bogdanov N. G., Lisichkin V. G. Radijo inžinerijos ir elektronikos pagrindai. 8 dalis, 2000 m.

2. Nikolskis I. N., Khopovas V. B., Varokosinas N. P., Grigorjevas V. A., Kolesnikovas A. A. Netiesiniai radijo ryšio įrenginiai. 1972 m.

Priklausomai nuo nuolatinės maitinimo įtampos, tiekiamos į stiprintuvo elektrodus, vertes ir koeficientą K os, galimi du savaiminio sužadinimo režimai: minkštasis ir kietasis.

1.Minkštas savaiminio sužadinimo režimas.

Šiuo režimu stiprinančio elemento srovės-įtampos charakteristikos tiesinėje atkarpoje parenkamas veikimo taškas A, kuris užtikrina pradinį stiprintuvo veikimo režimą nenutraukiant išėjimo srovės i out (pav. Nr. 2).

Ryžiai. Nr. 2. Minkšto savaiminio sužadinimo režimo schema.

Tokiomis sąlygomis savaiminis sužadinimas atsiranda dėl nereikšmingiausių įėjimo įtampos Uin pokyčių, kurie visada būna realiomis sąlygomis dėl krūvininkų svyravimų.

Iš pradžių svyravimai autogeneratoriuje didėja palyginti greitai. Tada dėl stiprinančio elemento srovės įtampos charakteristikos netiesiškumo svyravimo amplitudės augimas sulėtėja, nes įtampa jos įėjime patenka į srovės įtampos charakteristikos dalis, kurių statinis nuolydis vis mažesnis, ir tai lemia atvirkštinės grandinės ryšių vidutinio nuolydžio S avg ir perdavimo koeficiento K os sumažėjimą.

Virpesių padidėjimas vyksta tol, kol perdavimo koeficientas K sumažėja iki vieneto. Dėl to savaiminiame osciliatoriuje nustatomas stacionarus režimas, atitinkantis tam tikrą išėjimo virpesių amplitudę, o išėjimo srovės ribinis kampas yra 0>90 0 . Šių virpesių dažnis yra labai artimas virpesių sistemos rezonansiniam dažniui.

Jei stiprinamasis elementas turėtų tiesinę srovės-įtampos charakteristiką, savaiminių virpesių amplitudė padidėtų iki begalybės, o tai fiziškai neįmanoma. Todėl tiesinėje grandinėje neįmanoma gauti stabilių savaiminių virpesių su pastovia amplitudė.

Dėl srovės-įtampos charakteristikos netiesiškumo iš stiprintuvo elemento išeinančios srovės i forma yra nesinusinė. Tačiau esant pakankamai aukštam virpesių sistemos kokybės koeficientui (50...200), pirmoji šios srovės harmonika ir atitinkamai įtampa savaiminio generatoriaus išėjime yra beveik harmoniniai virpesiai.

2. Kietojo savaiminio sužadinimo režimas.

Šiame režime poslinkio įtampa U 0 nustatoma taip, kad esant mažoms įėjimo įtampos amplitudėms srovė nepraeitų per stiprinimo elementą. Tada nežymūs svyravimai, atsirandantys grandinėje, negali sukelti srovės išėjimo grandinėje, o savaiminio osciliatoriaus sužadinimas nevyksta. Virpesiai atsiranda tik tada, kai jų pradinė amplitudė yra pakankamai didelė, o tai ne visada įmanoma užtikrinti. Svyravimų atsiradimo ir augimo procesas kietojo savaiminio sužadinimo režimu iliustruojamas naudojant 3 pav.

Pav. Nr. 3. Kietojo savaiminio sužadinimo diagrama

Ištyrus šį paveikslą aišku, kad esant mažoms pradinėms įėjimo įtampos amplitudėms (1 kreivė), srovė i out = 0 ir savaiminiai virpesiai nevyksta. Jie atsiranda tik esant pakankamai didelei pradinei įtampos amplitudei (2 kreivė) ir greitai didėja iki pastovios būsenos vertės. Stacionariu režimu stiprintuvas veikia esant 0 išėjimo srovės ribiniam kampui<90 0 .

Kad būtų lengviau valdyti autogeneratorių, geriau naudoti minkštą savaiminio sužadinimo režimą, nes šiuo režimu svyravimai atsiranda iškart įjungus maitinimo šaltinį. Tačiau standžiojo svyravimo režimu, kai ribinis kampas yra 0<90 0 обеспечиваются более высокий КПД автогенератора и меньшие тепловые потери. Поэтому в стационарном режиме автогенератора более выгоден именно режим с малыми углами отсечки выходного тока усилительного тока усилительного элемента.

Automatinis poslinkis. Jo naudojimas leidžia savaiminiam generatoriui veikti minkšto savaiminio sužadinimo režimu pirmą kartą įjungus, o po to automatiškai pereina į kietojo savaiminio sužadinimo režimą. Tai pasiekiama naudojant specialią automatinio poslinkio grandinę autogeneratoriuje.

Pav. Nr. 4a parodyta supaprastinta savaiminio generatoriaus, pagrįsto dvipoliu tranzistoriumi VT, jungimo schema, kurios apkrova yra svyravimo grandinė L2C2. Teigiama grįžtamojo ryšio įtampa sukuriama per ritę L1 ir įvedama tarp tranzistoriaus pagrindo ir emiterio. Pradinė poslinkio įtampa6 tranzistoriaus bazėje sukuriama šaltiniu, įjungtu automatinio poslinkio grandine R1C1.

Virpesių atsiradimo ir augimo procesas iliustruotas naudojant pav. Nr. 4b. Pirmą akimirką įjungus generatorių, t.y. svyravimų atsiradimo momentu darbo taškas A yra tranzistoriaus srovės įtampos charakteristikos didžiausio statumo srityje. Dėl to svyravimai lengvai atsiranda minkšto savaiminio sužadinimo režimo sąlygomis. Didėjant amplitudei, didėja bazinė srovė, kurios pastovus komponentas sukuria įtampos kritimą U cm per rezistorių R1 (kintamoji šios srovės dedamoji praeina per kondensatorių C1). Kadangi tarp pagrindo ir emiterio įtampa U cm taikoma neigiamu poliškumu, susidaranti nuolatinė įtampa prie pagrindo U 0 - U cm sumažėja, todėl veikimo taškas pasislenka žemyn pagal tranzistoriaus charakteristiką ir perjungia savaiminį osciliatorių į veikimo režimą. režimas su mažais kolektoriaus srovės ribiniais kampais, o srovių kolektorius i k ir bazė i b turi impulsų sekos formą, o įtampa išėjime U išėjime, kurią sukuria pirmoji kolektoriaus srovės harmonika, yra sinusoidinis svyravimas su pastovi amplitudė.

Taigi, automatinio poslinkio grandinė R1C1 savaiminiame osciliatoriuje veikia kaip savaiminio sužadinimo proceso reguliatorius ir iš pradžių sudaro sąlygas minkštam savaiminiam sužadinimui, vėliau pereinant į palankesnį režimą su mažais ribiniais kampais.