În funcție de valorile tensiunilor constante de alimentare furnizate electrozilor elementului de amplificare și de coeficientul K 0. Există două moduri posibile de autoexcitare: moale și tare.

În modul de autoexcitare moale, punctul de funcționare A este selectat în secțiunea liniară a caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare (Figura 9.1a), care asigură modul de funcționare inițial al elementului de amplificare fără a întrerupe curentul de ieșire. În aceste condiții, autoexcitarea apare din cele mai nesemnificative modificări ale tensiunii de intrare, care sunt întotdeauna prezente în condiții reale datorită fluctuațiilor purtătorilor de sarcină.

La început, oscilațiile din autogenerator cresc relativ repede. Apoi, din cauza neliniarității caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare, creșterea amplitudinii oscilației încetinește, deoarece tensiunea la intrarea sa cade pe secțiuni ale caracteristicii curent-tensiune cu o pantă statică din ce în ce mai mică, iar aceasta duce la o scădere a pantei medii S avgși coeficientul de transmisie K 0s circuite de feedback.

Figura 9.1 – Diagrame care explică modurile de autoexcitare.

Oscilațiile cresc până când coeficientul de transmisie scade la unitate. Ca urmare, în auto-oscilator se va stabili un mod staționar, care corespunde unei anumite amplitudini a oscilațiilor de ieșire, iar unghiul de tăiere al curentului de ieșire este 0> 90°. Frecvența acestor oscilații este foarte apropiată de frecvența de rezonanță a sistemului oscilator. Să fim atenți: dacă elementul de amplificare ar avea o caracteristică liniară curent-tensiune, creșterea amplitudinii auto-oscilațiilor s-ar produce la infinit, ceea ce este imposibil din punct de vedere fizic. Prin urmare în circuit liniar Este imposibil să se obțină auto-oscilații stabile cu o amplitudine constantă.

Datorită neliniarității caracteristicii curent-tensiune, forma curentului de ieșire a elementului de amplificare este nesinusoidală. Totuși, cu un factor de calitate suficient de mare (Q = 50...200) al sistemului oscilator, prima armonică a acestui curent și, în consecință, tensiunea la ieșirea auto-oscilatorului reprezintă oscilații aproape armonice.

9.5 Modul de autoexcitare greu

În acest mod, tensiunea de polarizare este setată astfel încât la amplitudini mici ale tensiunii de intrare, curentul să nu treacă prin elementul de amplificare. Apoi, oscilațiile minore care apar în circuit nu pot provoca un curent în circuitul de ieșire și nu are loc autoexcitarea auto-oscilatorului. Oscilațiile apar numai atunci când amplitudinea lor inițială este suficient de mare, ceea ce nu poate fi întotdeauna asigurat. Procesul de apariție și creștere a oscilațiilor într-un mod de autoexcitare dură este ilustrat în Figura 9.1, b. Se poate observa că la amplitudini inițiale mici ale tensiunii de intrare (curba 1) curentul iout = 0 iar auto-oscilaţiile nu apar. Ele apar numai la o amplitudine a tensiunii inițiale suficient de mare (curba 2) și cresc rapid la o valoare de stare staționară. În modul staționar, elementul de amplificare funcționează la unghiuri de tăiere ale curentului de ieșire<90°.

Pentru ușurința în funcționare a autogeneratorului, este mai recomandabil să utilizați un mod de autoexcitare moale, deoarece în acest mod oscilațiile apar imediat după pornirea sursei de alimentare. Cu toate acestea, într-un mod de oscilație rigid cu un unghi de tăiere<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.

Clasificarea generatoarelor

Generator este un dispozitiv care convertește energia unei surse de curent continuu în energia oscilațiilor electromagnetice cu anumiți parametri.

Principalii parametri ai vibrațiilor sunt: ​​amplitudinea, frecvența și forma.

Principala cerință pentru generatoare este stabilitatea funcționării acestuia atunci când sunt expuse la factori destabilizatori, adică stabilitatea parametrilor oscilațiilor generate.

Generatoarele sunt utilizate pe scară largă în tehnologia comunicațiilor. Sunt utilizate în generarea de semnale de testare, semnale de sincronizare, semnale de service, oscilații de referință etc.

O reprezentare grafică convențională a generatoarelor este prezentată în Figura 1.

Figura 1 - Desemnarea grafică simbolică a generatoarelor: a) oscilații armonice, b) secvențe de impulsuri dreptunghiulare, c) secvențe de impulsuri dinți de ferăstrău.

Clasificarea generatoarelor este prezentată în Figura 2.

Electric sunt generatoare care convertesc direct energia unei surse de curent continuu în energie de oscilație.

Electromecanic sunt generatoare în care frecvența vibrațiilor generate este stabilită de frecvența vibrațiilor mecanice ale anumitor materiale (placă de cuarț).

În generatoare cu excitare internă sau cu autoexcitare oscilațiile sunt generate de o sursă de energie internă.

Figura 2 - Clasificarea generatoarelor

În generatoare cu stimulare externă formarea oscilațiilor se realizează dintr-o altă oscilație care ajunge la intrarea acesteia (înmulțirea și împărțirea frecvenței).

Generatoare de relaxare sau multivibratoare formează oscilații de formă nearmonică (secvențe de impulsuri dreptunghiulare, triunghiulare, dinți de ferăstrău, în formă de clopot etc.).

Armonic sau cvasi-armonică generatoarele generează oscilații armonice.

ÎN R.C.-generatoare Filtrele RC sunt folosite ca circuit selectiv.

ÎN L.C.-generatoare Un circuit oscilator paralel este folosit ca circuit selectiv.

ÎN punct la punctL.C.-generatoare circuitul oscilant este conectat la elementul de amplificare în două puncte, iar în trei puncteL.C.-autogeneratoare? trei puncte.

Diagrama bloc generalizată a unui auto-oscilator armonic

Să construim o diagramă bloc generalizată a unui auto-oscilator armonic. Deoarece acesta este un auto-oscilator, trebuie să aibă o sursă de energie internă (PS) Pentru a forma oscilații armonice, generatorul trebuie să conțină un circuit în care pot apărea oscilații. Un astfel de circuit este un circuit oscilator, care va îndeplini și funcțiile unui circuit selectiv (IC). Circuitul selectiv determină frecvența oscilațiilor generate și forma acestora. Din punctul de vedere al apariției oscilațiilor, un circuit oscilator este suficient, dar circuitul oscilator este un circuit pasiv și, prin urmare, are o rezistență activă pozitivă Rts. În prezența acestei rezistențe, precum și a rezistenței sarcinii Rн, în care se aplică oscilațiile, vor fi amortizate oscilațiile generate de generator. Prin urmare, este necesar să se includă un element cu rezistență activă negativă în circuitul oscilator, după cum este cunoscut, un element cu rezistență activă negativă este o sursă de curent alternativ și, prin urmare, este un element activ (amplificator); Rezistența elementului de amplificare Rue trebuie să compenseze complet toate pierderile de energie din circuitele pasive ale generatorului și ale sarcinii. De asemenea, este necesar să se includă un circuit în oscilator, cu ajutorul căruia o parte din oscilațiile de la ieșirea generatorului vor curge în elementul de amplificare pentru a compensa pierderile, adică este nevoie de un circuit. feedback(OS). Acest circuit este și pasiv și are o rezistență activă pozitivă Roc. Astfel, obținem o diagramă bloc generalizată a unui auto-oscilator armonic (Figura 3).

Figura 3 - Diagrama bloc generalizată a unui auto-oscilator armonic

În modul de funcționare staționar al autogeneratorului, rezistența activă pozitivă a elementelor pasive ale generatorului și sarcina trebuie să fie complet compensată de rezistența negativă a elementului de amplificare, i.e.

Ric+ROS+Rn— Rue=0 (1)

Procesul de excitare a oscilațiilor într-un auto-oscilator

Să luăm în considerare procesul de excitare a oscilațiilor într-un auto-oscilator (Figura 3). Când sursa de alimentare este pornită, în circuitele oscilatorului se observă fluctuații de curent (zgomot de fluctuație). Spectrul acestui zgomot conține componente la toate frecvențele. Din acest spectru, folosind un circuit selectiv, se izolează componenta la frecvența de generare fg. Oscilația rezultată la ieșirea circuitului integrat este alimentată prin circuitul de feedback către elementul amplificator, unde oscilația este amplificată, care este din nou furnizată CI, etc. Amplitudinea oscilațiilor crește până la un anumit punct, după care se stabilizează, iar frecvența și forma oscilațiilor sunt de asemenea stabilizate. În timpul funcționării autogeneratorului, se disting două moduri de funcționare: tranzitoriu și staționar. Modul de tranziție Funcționarea generatorului durează din momentul în care generatorul este pornit până când parametrii de oscilație se stabilizează. Modul staționar funcționarea durează din momentul în care parametrii de oscilație se stabilizează și până la oprirea generatorului (Figura 4).

Figura 4 - Moduri de funcționare a autogeneratorului

Condiții pentru autoexcitarea unui auto-oscilator

Pentru a determina condițiile de autoexcitare a unui auto-oscilator, este necesar să se ia în considerare ecuația acestuia.

Coeficientul de transmisie al auto-oscilatorului este determinat de expresie

KP=Kus? Kos (2)

unde Kp este valoarea complexă a coeficientului de transmisie al oscilatorului;

Kus este valoarea complexă a câștigului amplificatorului;

Kos— valoarea complexă a coeficientului de feedback.

Dacă deschidem circuitul de feedback, atunci expresia pentru câștig va avea forma

Kus= Hmafară/ Hmintrare=Kuse jjMustață (3)

unde Um in este amplitudinea complexă a tensiunii de intrare a amplificatorului;

Um out - amplitudinea complexă a tensiunii de ieșire a amplificatorului;

Kus - modul de câștig:

j ус este argumentul modulului de câștig.

Modulul de câștig este egal cu

Kus=Hmafară/ Hmintrare (4)

j ус ia în considerare defazajul dintre tensiunile de intrare și de ieșire ale amplificatorului. După cum se poate observa din figura 3, amplificatorul include un element de amplificare și un circuit selectiv. Să presupunem că un circuit oscilator paralel cu rezistența Rres este utilizat ca sistem selectiv. Apoi

Hmafară= Im 1 ? Rres (5)

unde sunt eu 1? amplitudinea primei armonice a curentului de ieșire a elementului de amplificare.

Există o relație între Im 1 și Um in, determinată de expresie

Im 1 = Smier? Hmintrare (6)

unde Sav este panta medie a caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare

Înlocuind valoarea Im 1 din (6) în (5) obținem

Hmafară= Smier? Hmintrare? Rres (7)

Atunci modulul câștigului amplificatorului, ținând cont de (4) și (7) va fi egal cu

Kus=Hmafară/ Hmintrare= Smier? Hmintrare? Rres/Hmintrare= Smier? Rres(8)

Având în vedere că j va fi egal cu

jMustață=juh+ jIC (9)

unde j ue este defazajul introdus de elementul de amplificare;

j ic este defazajul introdus de circuitul selectiv.

Luând în considerare expresiile (3), (8) și (9), câștigul amplificatorului va fi egal cu

Kus= Smier? Rrese j (jue+jIC) (10)

Coeficientul de transmisie al circuitului de feedback este egal cu

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

unde Kos este modulul coeficientului de transmisie a circuitului de feedback;

j os este argumentul modulului coeficientului de transmisie al circuitului de feedback.

j os ia în considerare defazajul dintre tensiunile de intrare și de ieșire ale circuitului de feedback.

Astfel, pe baza expresiilor (2), (10) și (11), putem nota coeficientul de transmisie al autooscilatorului în regim staționar (cu parametri constanți) la generarea oscilațiilor sinusoidale.

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

Expresia (12) este ecuația auto-oscilator. Conform acestei ecuaţii Coeficientul de transmisie al autogeneratorului în regim staționar trebuie să fie egal cu unitatea.

Ecuația auto-oscilatorului exprimă condițiile de auto-excitare a auto-oscilatorului.

1. Condiția echilibrului de amplitudine

KP= Smier? Rres? Kos=1 (13)

Coeficientul de transmisie de-a lungul inelului închis al generatorului trebuie să fie egal cu unitatea. Adică, toată energia cheltuită pe elementele pasive ale generatorului și sarcină trebuie să fie complet compensată de energia de completare a elementului amplificator.

Condiția de echilibru de amplitudine determină amplitudinea staționară a oscilațiilor.

2. Condiția echilibrului de fază

jMustață=juh+ jIC+ jOS=0 sau k2 p, Undek=1, 2, 3, … (14)

Schimbarea totală de fază într-un inel închis al unui auto-oscilator trebuie să fie zero sau un multiplu de 2p (360 ° ). Adică, energia de completare a elementului de amplificare trebuie să fie furnizată în fază cu oscilațiile deja existente. Pentru a îndeplini această condiție, circuitul de feedback al auto-oscilatorului trebuie să fie pozitiv. Deoarece la majoritatea auto-oscilatoarelor condiția echilibrului de fază este îndeplinită doar la o frecvență, această condiție determină frecvența de generare.

Moduri de autoexcitare a autogeneratorului

În funcție de valorile tensiunilor constante de alimentare furnizate electrozilor elementului de amplificare și de coeficientul KOS, sunt posibile două moduri de autoexcitare: soft și hard.

La modul de autoexcitare moale poziţia punctului de operare (A) este stabilită pe secţiunea liniară a caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare (Figura 5). În acest caz, modul inițial de funcționare al elementului de amplificare este asigurat fără întreruperea curentului de ieșire. În acest mod, autoexcitarea are loc chiar și cu modificări minore ale tensiunii de intrare, care sunt întotdeauna observate din cauza fluctuațiilor purtătorilor de sarcină. Astfel, oscilațiile la ieșirea elementului de amplificare apar imediat, chiar și cu modificări minore ale tensiunii de intrare, ceea ce este un avantaj al acestui mod de autoexcitare. Amplitudinea oscilațiilor la ieșirea generatorului crește fără probleme. În modul staționar, elementul de amplificare poate funcționa fără întrerupere sau cu întrerupere a curentului de ieșire, iar în al doilea caz, unghiul de tăiere al curentului de ieșire Q (jumătate din durata impulsului curentului de ieșire) este mai mare de 90°. Absența unei tăieturi sau a unui unghi de tăiere mare duce la o scădere a coeficientului de performanță (COP) al generatorului, ceea ce este un dezavantaj al acestui mod.

Figura 5 - Diagrame care explică modul soft de autoexcitare

La mod sever de autoexcitare poziţia punctului de operare este stabilită în afara caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare (Figura 6). Acest lucru duce la faptul că elementul de amplificare funcționează constant în modul de întrerupere a curentului de ieșire, drept urmare oscilațiile la ieșirea elementului apar numai atunci când amplitudinea tensiunii de intrare u(t) depășește o anumită valoare U n. Când această valoare (u(t)?U n) este depășită, elementul de amplificare este deblocat și apar oscilații la ieșire. Mai mult, amplitudinea acestor oscilații crește rapid. Necesitatea unei anumite tensiuni la intrarea elementului de amplificare pentru ca oscilații să apară la ieșire este un dezavantaj al modului de autoexcitare dură.

În acest mod de autoexcitare, unghiul de tăiere al curentului de ieșire este mai mic de 90°. Prezența unui unghi mic de tăiere crește eficiența generatorului, ceea ce este un avantaj al acestui mod.

Figura 6 - Diagrame care explică modul de autoexcitare dură

După cum puteți vedea, modul soft de autoexcitare are acele avantaje pe care modul hard nu le are, iar modul hard are acele avantaje pe care modul soft nu le are. Prin urmare, în practică, în unele tipuri de generatoare (în special, generatoare LC), sunt utilizate ambele moduri: atunci când generatorul este pornit și în timpul modului de tranziție, generatorul funcționează într-un mod de autoexcitare ușoară și atunci când trece la un mod de funcționare staționar, generatorul este comutat într-un mod de autoexcitare greu.

Caracteristicile autogeneratorului

Caracteristica oscilatoare reprezintă dependenţa amplitudinii primei armonice a curentului de ieşire a elementului amplificator Im 1 de amplitudinea tensiunii de intrare Um in la o tensiune de polarizare constantă U 0 şi un circuit de reacţie deschis.

Aceste caracteristici sunt de natură neliniară, deoarece elementul de amplificare este neliniar și depind de modul de autoexcitare al generatorului. Figura 7, a prezintă caracteristica oscilativă a generatorului în modul de autoexcitare soft, iar Figura 7, b? într-un mod sever de autoexcitare.

Figura 7 - Caracteristicile oscilatorii ale auto-oscilatorului

Liniile de feedback reprezintă dependența tensiunii de ieșire a circuitului de feedback Um out de amplitudinea primei armonice a curentului de intrare Im 1.

Deoarece tensiunea de ieșire a circuitului de reacție este tensiunea de intrare a elementului de amplificare, iar curentul de intrare al circuitului de reacție este curentul de ieșire al amplificatorului, este mai convenabil să se reprezinte liniile de reacție relativ la amplificator ca dependență de tensiunea de intrare a elementului de amplificare pe amplitudinea primei armonice a curentului de ieșire (Figura 8).

Figura 8 - Liniile de feedback

Liniile de feedback exprimă o relație liniară deoarece circuitul de feedback este un circuit liniar. Panta liniilor depinde de coeficientul de feedback Kos. Cu cât Kos este mai mare, adică cu cât feedback-ul este mai puternic, cu atât este mai mic unghiul de înclinare față de Um în axă, de exemplu, în Figura 8: Kos 1<Кос 2 <Кос 3 .

Determinarea amplitudinii oscilației staționare

Din paragraful 1.6 rezultă că într-un auto-oscilator există simultan dependențe liniare (linii de feedback) și neliniare (caracteristică oscilativă). În modul de funcționare staționar al autooscilatorului, amplitudinea tensiunii Um in și amplitudinea curentului corespunzătoare Im 1 ale elementului de amplificare trebuie să satisfacă simultan aceste două dependențe. Acest lucru este posibil numai în punctele de intersecție a caracteristicii oscilatorii cu linia de feedback. Să luăm în considerare procesul de determinare a amplitudinii staționare a oscilațiilor în diferite moduri de autoexcitare.

Modul de autoexcitare moale.

Pentru a analiza procesele care au loc în autogenerator, vom reprezenta ambele caracteristici ale acestuia în aceeași axă de coordonate și la aceeași scară (Figura 9).

Figura prezintă două linii de feedback la coeficienți de feedback diferiți Kos 1 și Kos 2, cu 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 punct de echilibru stabilși corespunde modului de funcționare staționar al generatorului. În punctul de echilibru stabil, există un echilibru între energia de reaprovizionare a elementului de amplificare și energia pierderilor. Generatorul ajunge în acest punct în timpul procesului de autoexcitare. Ca urmare a influenței diferiților factori destabilizatori asupra generatorului, acesta poate lăsa o stare de echilibru stabil, dar amplitudinea oscilațiilor va tinde să revină la punctul de echilibru stabil. Să luăm în considerare procesele care au loc în autogenerator în acest caz.

Să presupunem că tensiunea la intrarea elementului de amplificare a scăzut la valoarea Um inxC. Această tensiune va provoca un curent Im 1 C în circuitul de ieșire al generatorului. Acest curent, datorită feedback-ului, va crește tensiunea la intrarea elementului la Um în D, iar aceasta, la rândul său, va duce la o creștere a curentului la Im 1 D. Acest curent va duce la o creștere a tensiunii etc. Acest lucru se va întâmpla până când amplitudinea oscilațiilor atinge valorile punctului B. Dacă amplitudinea oscilațiilor, sub influența factorilor destabilizatori, crește la valoarea Um inxE , atunci va avea loc procesul invers, adică curentul Im 1 E cauzat de această tensiune, datorită feedback-ului, va duce la o scădere a tensiunii Um de intrare etc., până când amplitudinea oscilațiilor revine din nou la valoarea de la punctul B.

Mod de autoexcitare severă.

În acest mod, caracteristica oscilativă și linia de feedback au trei puncte comune 0, A și B (Figura 10).

Figura 10 Determinarea amplitudinii oscilației staționare în modul hard

La punctul 0, oscilațiile nu pot exista. Să analizăm punctul A. Reducerea amplitudinii oscilației la intrarea elementului de amplificare la Um inC va provoca un curent în circuitul de ieșire Im 1C, care la rândul său va duce la o scădere a tensiunii Um in, această tensiune va duce la o scădere. în curentul Im 1 etc. până când vibrațiile se sting. Dacă tensiunea la intrarea elementului de amplificare crește la valoarea Um în D, atunci amplitudinea oscilațiilor va crește până la valoarea punctului B. Astfel, punctul A este punct de echilibru instabil, pot exista oscilații în acest punct, dar atunci când amplitudinea lor se schimbă, fie se sting, fie amplitudinea lor crește. Dacă analizăm punctul B, acesta se va dovedi a fi un punct de echilibru stabil.

Modul de autoexcitare, în care, după pornirea sursei de alimentare, oscilațiile cresc treptat, se numește autoexcitare soft dacă este necesară orice influență suplimentară pentru a excita oscilațiile, atunci acest mod se numește hard.

Orez. 13.2. Modificarea pantei în timpul modului de autoexcitare moale

Implementarea unui mod de autoexcitare soft poate fi realizată prin selectarea adecvată a tensiunii de polarizare în secțiunea caracteristicii curent-tensiune a tranzistorului cu o transconductanță ridicată.

Acest mod corespunde dependenței S=f(U mb) de următoarea formă, prezentată în Fig. 13.2.

În aceeași fig. s-a trasat o linie directă
. Pentru punctul de intersecție al graficelor, ecuația de echilibrare a amplitudinii este satisfăcută și amplitudinea în regim staționar a oscilației este egală cu
. În modul soft, modul staționar este stabil, în timp ce modul de repaus este instabil. Prin urmare, are loc autoexcitarea auto-oscilatorului.

O trăsătură caracteristică a modului hard este că fluctuațiile mici la intrarea tranzistorului nu pot provoca autoexcitarea auto-oscilatorului; autoexcitarea este posibilă numai cu o amplitudine inițială mare a tensiunii. Acest mod este implementat prin aplicarea unei tensiuni de polarizare de blocare la UE, la care amplitudini mici ale tensiunii de intrare nu pot provoca curent în circuitul de ieșire al UE.

Acest mod este caracterizat de următoarea dependență S=f(U mb), prezentată în Fig. 13.3.

Orez. 13.3. Modificarea pantei în timpul modului de autoexcitare greu

Mod corespunzător amplitudinii oscilației
, este stabilă, iar modul corespunzător amplitudinii
, instabil.

13.3. Circuite echivalente cu oscilator în trei puncte

Cele mai simple autogeneratoare în configurație sunt autogeneratoarele care funcționează conform unui circuit în trei puncte. În astfel de auto-oscilatoare, tranzistorul cu cele trei terminale ale sale este conectat la trei puncte ale unui circuit oscilator format din trei elemente reactive.

Un circuit oscilator generalizat în trei puncte este prezentat în Fig. 13.4.

Orez. 13.4. Circuit echivalent generalizat al unui auto-oscilator

Pentru ca auto-oscilațiile să apară, este necesar ca:

În funcție de ce elemente reactive predomină cantitativ în circuit, se disting autooscilatoare, construite după circuitele în trei puncte inductiv (Fig. 13.5) și capacitiv (Fig. 13.6).

Inductiv în trei puncte:

Orez. 13.5. Inductiv în trei puncte

,
,
.

Capacitiv în trei puncte:

Orez. 13.6. Capacitiv în trei puncte

- frecvenţa oscilaţiilor generate.

,
,
.

Coeficientul de feedback prin elemente de circuit în trei puncte:

.

Pentru trei puncte inductiv:
.

Pentru capacitiv în trei puncte:
.

Circuitul Clapp

Într-un circuit capacitiv în trei puncte modificat, se obține o stabilitate mai mare a frecvenței (Fig. 13.7).

Orez. 13.7. Circuitul Clapp

Introducerea condensatorului C 3 reduce factorul de includere al tranzistorului în circuit, reducând efectul destabilizator al parametrilor săi asupra frecvenței auto-oscilatorului.

, Unde
.

În toate circuitele, circuitul este parțial conectat la circuitul colector al tranzistorului.

Coeficientul de includere a circuitului în circuitul colector:

Rezistența echivalentă a circuitului colectorului:
.

ANALIZA MODURILOR DE AUTOEXCITAȚIE. SCHEME DE BAZĂ

Introducere

Analiza comparativă a modurilor de autoexcitare a generatorului

Autogenerator cu feedback transformator

Autogenerator pe o diodă tunel

Circuit generalizat al unui generator în trei puncte

Concluzie

Literatură

Introducere

După ce am efectuat o analiză comparativă a modurilor de auto-excitare ale unui auto-oscilator, observând avantajele și dezavantajele acestor moduri, este necesar să ne concentrăm pe combinarea avantajelor lor în polarizarea automată prin analiza unor scheme specifice pentru furnizarea acestuia.

Atunci când se iau în considerare circuitele de bază ale auto-oscilatoarelor care utilizează transformatoare și diode tunel, trebuie acordată o atenție deosebită înțelegerii de către elevi a proceselor fizice care au loc în timpul autoexcitației și funcționării generatoarelor și, de asemenea, să se bazeze pe bazele teoretice studiate ale auto-excitației. oscilații.

Primul brevet pentru un circuit în trei puncte a fost eliberat inginerului companiei americane Western Electric, R. Hartley (1975), al cărui nume îl poartă în literatura de inginerie radio. Acesta este un trei puncte inductiv. Într-un circuit Hartley, feedback-ul este modificat prin deplasarea punctului de atașare a catodului de-a lungul spirelor inductorului circuitului. În 1918, un inginer de la aceeași companie, E. Colpitz, a brevetat un circuit oscilator cu tub cu feedback capacitiv. Circuitele Hartley și Colpitts sunt circuitele de bază ale auto-oscilatoarelor și prototipurile tuturor auto-oscilatoarelor de mai târziu.

La sfârșitul Primului Război Mondial, s-au încercat utilizarea condensatoarelor intra-lămpi în tehnologia cu tuburi pentru generarea de oscilații continue. Feedback-ul pozitiv prin capacitatea mesh-anod a triodei, cu care s-a luptat în receptoarele radio, s-a dovedit a fi util aici. Unul dintre primele circuite de acest tip avea două circuite - unul în circuitul anodic, celălalt în circuitul rețelei și era echivalent cu un inductiv în trei puncte. Oscilațiile au apărut atunci când circuitele erau oarecum detonate în raport cu frecvența de generare și aveau reactanță inductivă. Această schemă a găsit aplicație pe undele scurte în practica radioamatorilor în anii 20. Mai târziu, au apărut și alte versiuni de generatoare cu dublu circuit. Este important de subliniat că toate s-au rezumat la trei puncte fie inductiv, fie capacitiv. Principiile construcției oscilatoarelor cu tub s-au păstrat până în zilele noastre, în ciuda faptului că baza elementului a făcut un pas mult înainte (de la triode cu tub la circuite integrate).

Analiza comparativă a modurilor de autoexcitare a generatorului

Să facem o analiză comparativă a modurilor de auto-excitare, folosind diferite caracteristici ale auto-oscilatorului.

Modul soft.

i K ( u BE) cu cea mai mare abruptă, atunci modul de autoexcitare se numește soft.

Să urmărim modificările amplitudinii primului curent armonic în funcție de valoarea coeficientului de feedback LA OS. Schimba LA Feedback-ul conduce la o modificare a pantei a a feedback-ului direct (Fig. 1)

Orez. 1 Mod de autoexcitare moale

La LA OS = LA OS1 este o stare stabilă de repaus și generatorul nu este excitat, amplitudinea oscilațiilor este zero (Fig. 1 b). Magnitudinea LA OS = LA OS2 = LA CR este limita (critică) dintre stabilitatea și instabilitatea stării de repaus. La LA OS = LA OS3 > LA KR starea de repaus este instabilă, generatorul va fi excitat, iar valoarea eu m 1 va fi setat la punctul corespunzător A. Cu creştere LA OS, valoarea primei armonice a curentului de ieșire va crește treptat la LA OS = LA OS4 se va stabili la punctul B. La scadere LA Amplitudinea OS a oscilațiilor va scădea de-a lungul aceleiași curbe, iar oscilațiile se vor descompune la coeficientul de feedback LA OS = LA OS2< LA KR.

Ca concluzii, pot fi remarcate următoarele caracteristici ale modului de autoexcitare soft:

Excitația nu necesită un coeficient mare de feedback LA OS;

Excitarea și întreruperea oscilațiilor apar la aceeași valoare a coeficientului de feedback LA KR;

Este posibil să reglați fără probleme amplitudinea oscilațiilor staționare prin modificarea valorii coeficientului de feedback LA OS;

Ca dezavantaj, trebuie remarcată valoarea mare a componentei constante a curentului colectorului, ceea ce duce la o valoare scăzută a randamentului.

Modul greu.

Dacă punctul de operare se află în zona caracteristică i K= f (u BE) cu panta mica S < S MAX, atunci modul de autoexcitare se numește hard.

Să analizăm modul (similar cu modul de autoexcitare soft) pe baza caracteristicii oscilatorii a auto-oscilatorului eu m 1 = f (Hm BE) și caracteristici eu m 1 = f (LA OS), prezentate în figurile 2 a) și respectiv b).

Orez. 2 Modul de autoexcitare greu

Analizând punctele de intersecție ale liniilor de feedback cu caracteristica oscilativă, ajungem la concluzia că auto-oscilatorul va fi excitat atunci când coeficientul de feedback depășește valoarea LA OS3 = LA OSKR. Creștere în continuare LA OS duce la o ușoară creștere a amplitudinii primei armonice a curentului de ieșire (colector). eu m 1 de-a lungul potecii V-G-D. Scădere LA OS până la LA OS1 nu duce la o defalcare a oscilațiilor, deoarece punctele B și B sunt stabile, iar punctul A este stabil în dreapta. Oscilațiile se descompun în punctul A, adică la LA OS< LA OS1, deoarece punctul A este instabil în stânga.

Astfel, putem observa următoarele caracteristici ale funcționării generatorului într-un mod de autoexcitare dură:

Autoexcitarea necesită un coeficient mare de feedback LA OS;

Excitarea și întreruperea oscilațiilor au loc treptat la diferite valori ale coeficientului de feedback LA OS;

Amplitudinea oscilațiilor staționare nu se poate modifica în limite mari;

Componenta DC a curentului colectorului este mai mică decât în ​​modul soft, prin urmare, eficiența este semnificativ mai mare.

Comparând aspectele pozitive și negative ale modurilor de autoexcitare considerate, ajungem la o concluzie generală: autoexcitarea fiabilă a generatorului este asigurată de modul soft, iar funcționarea economică, eficiența ridicată și o amplitudine de oscilație mai stabilă sunt asigurate de modul hard.

Dorința de a combina aceste avantaje a condus la ideea de a utiliza polarizarea automată, atunci când generatorul este excitat într-un mod de autoexcitare moale, iar funcționarea sa are loc într-un mod greu. Esența offset-ului automat este discutată mai jos.

Offset automat.

Esența modului este că pentru a asigura excitarea auto-oscilatorului în modul soft, poziția inițială a punctului de operare este selectată pe secțiunea liniară a caracteristicii de curgere cu abruptitate maximă. Rezistența echivalentă a circuitului este selectată astfel încât să fie îndeplinite condițiile de autoexcitare. În procesul de creștere a amplitudinii oscilațiilor, modul DC se schimbă automat și, într-o stare staționară, modul de funcționare este setat să întrerupă curentul de ieșire (curent de colector), adică auto-oscilatorul funcționează într-un mod de autoexcitare greu în secțiunea caracteristicii de curgere cu o pantă scăzută (Fig. 3).

Orez. 3 Principiul deplasării automate a unui auto-oscilator

Tensiunea de polarizare automată se obține de obicei datorită curentului de bază prin includerea unui lanț în circuitul de bază R B C B (Fig. 4).

Orez. 4. Circuit de polarizare automată datorită curentului de bază

Tensiunea de polarizare inițială este furnizată de sursa de tensiune E B. Pe măsură ce amplitudinea oscilației crește, tensiunea pe rezistor crește R B, creat de componenta constantă a curentului de bază eu B0. Tensiunea de polarizare rezultată ( E B - eu B0 R B) în acelaşi timp scade, tinzând spre E BST.

În circuitele practice, tensiunea de polarizare inițială este furnizată folosind un divizor de bază R B1, R B2 (Fig. 5).

Orez. 5. Compensare automată folosind separatorul de bază

În acest circuit, tensiunea de polarizare inițială

Unde – curent divizor.

Pe măsură ce amplitudinea oscilației crește, componenta constantă a curentului de bază eu B 0 creşte şi deplasarea E B scade în valoare, atingând valoarea E BST în stare de echilibru. Condensator CU B previne scurtcircuitul rezistorului R B1 pentru curent continuu.

Trebuie remarcat faptul că introducerea unui circuit de polarizare automată în circuitul generatorului poate duce la fenomenul de generare intermitentă. Motivul apariției sale este întârzierea tensiunii de polarizare automată în raport cu creșterea amplitudinii oscilației. Pentru o constantă de timp mare t = R B CU B (Fig. 8.41) oscilațiile cresc rapid, dar deplasarea rămâne practic neschimbată - E B.START Mai mult, deplasarea începe să se schimbe și poate fi mai mică decât valoarea critică la care sunt încă îndeplinite condițiile de staționaritate, iar oscilațiile se vor întrerupe. După ce oscilațiile eșuează, capacitatea CU B se va descărca încet R B și deplasarea va tinde din nou să E B.START De îndată ce panta devine suficient de mare, generatorul va fi din nou excitat. Procesele ulterioare vor fi repetate. Astfel, oscilațiile vor apărea periodic și se vor rupe din nou.

Fluctuațiile intermitente sunt în general considerate a fi fenomene nedorite. Prin urmare, este foarte important să se calculeze elementele circuitului de polarizare automată în așa fel încât să excludă posibilitatea generării intermitente.

Pentru a elimina generarea intermitentă în circuit (Fig. 3), valoarea C B este ales din egalitate

Autogenerator cu feedback transformator

Să considerăm un circuit simplificat al unui auto-oscilator tranzistor de oscilații armonice cu feedback de transformator (Fig. 6).

Orez. 6. Autogenerator cu feedback transformator

Scopul elementelor circuitului:

1) tranzistor VT p - n - p tip, acționează ca un element neliniar de amplificare;

2) circuit oscilator L K C K G E stabilește frecvența oscilațiilor generatorului și asigură forma lor armonică, conductivitate reală G E caracterizează pierderile de energie în circuitul propriu-zis și în sarcina externă asociată circuitului;

3) bobină L B furnizează feedback pozitiv între circuitele colector (ieșire) și bază (intrare) este cuplat inductiv la bobina circuitului L K (coeficientul de inducție reciprocă M);

4) surse de alimentare E B și E K asigură tensiunile constante necesare la tranzițiile tranzistorului pentru a asigura modul activ de funcționare a acestuia;

5) condensator CU P separă generatorul și sarcina lui DC;

6) condensatoare de blocare CU B1 și CU B2 shunt surse de alimentare de curent alternativ, excluzând pierderile inutile de energie pe rezistențele lor interne.

Procese fizice în generator.

La conectarea surselor de alimentare E B și E Joncțiunea emițătorului este polarizat direct și apare un curent de colector. i K (t), care la început se închide de la + E Prin emițător - bază - colector al tranzistorului și capacitatea CU K pe - E K, deoarece capacitatea pentru diferența de curent este un scurtcircuit. Condensator CU K se încarcă și apoi începe să se descarce prin elementele circuitului L K G E și oscilații libere apar în circuit. Curent oscilator care trece prin L K, creează o fem de inducție reciprocă în bobină L B. Acest EMF este aplicat la joncțiunea emițătorului tranzistorului prin capacitatea CU B1 și controlează curenții de bază și de colector. Componenta alternativă a curentului de colector care circulă prin circuit: colector, circuit L K C K G E, emițător, bază, colector, completează pierderile de energie din circuit și, dacă sunt îndeplinite condițiile de autoexcitare, atunci oscilațiile din acesta vor crește în amplitudine. Prima condiție de autoexcitare se numește fază și se realizează prin faptul că bobina L B pornește vizavi de bobină L K. În acest caz, tensiunea de la bază U BE se va schimba in antifaza cu tensiunea de pe colector (respectiv, cu tensiunea de pe circuit U K) iar conductivitatea de ieșire a tranzistorului va fi negativă. Aceasta înseamnă că tranzistorul este o sursă de curent alternativ. Dar numai condiția de fază nu este suficientă, de asemenea, este necesar să se îndeplinească condiția de amplitudine a autoexcitației, adică, astfel încât energia; W(+) intrarea în circuit de la tranzistor a depășit pierderea de energie W(-) asupra conductibilității G E. În practică, acest lucru se realizează prin alegerea M > M KR, unde M KR este valoarea lui M la care este satisfăcută egalitatea W (+) = W(-). Frecvența oscilațiilor generate este aproximativ egală cu frecvența de rezonanță a circuitului

pentru că când Q>> 1, valoarea coeficientului de atenuare d

Avantajele schemei: posibilitatea de reglare lină, independentă a frecvenței (prin schimbare CU K) și amplitudine (prin modificarea M) oscilații.

La calcularea parametrilor generatorului, este necesar să se determine frecvența oscilațiilor generate, frecvența de rezonanță a circuitului, factorul de calitate al circuitului, precum și îndeplinirea condițiilor de amplitudine și fază de autoexcitare.

Exemplu

Un auto-oscilator cu feedback de transformator (Fig. 6) are parametri de circuit L K = 3 µH, CU K = 90 pF, G E = 25 Ohm.

Determinați frecvența oscilațiilor naturale amortizate ale circuitului oscilator w 1, frecvența de rezonanță w 0 și factorul de calitate Q circuit oscilator.

Rezolvarea problemei.

De la pornirea bobinelor L B și L K este produs în contor, ceea ce asigură o schimbare antifază a tensiunilor la baza și colectorul tranzistorului, atunci condiția de fază de autoexcitare este îndeplinită. Condiția de amplitudine a autoexcitației se va realiza prin alegerea M > M KR.

Pentru a determina modul de oscilații libere în circuit, calculăm parametrii acestuia.

Frecvența oscilațiilor naturale ale circuitului este determinată de expresie

Pentru a o determina, calculăm frecvența de rezonanță a circuitului și coeficientul de amortizare al circuitului:

Calculăm factorul de calitate al circuitului folosind formula

După cum se poate observa din calculele de mai sus, frecvența oscilațiilor naturale și frecvența de rezonanță a circuitului, cu un factor de calitate Q >> 1, practic coincid (mod cvasi-oscilator), ceea ce confirmă prevederile teoretice.

Autogenerator pe o diodă tunel

Din punct de vedere istoric, diodele tunel au apărut mult mai târziu decât tranzistoarele și lămpile. Dimensiuni și greutate mici, fiabilitate ridicatăși eficiența costurilor au condus la extinderea rapidă a domeniului lor de aplicare. Caracteristica curent-tensiune a unei diode tunel - tip N(Fig. 7). Prin urmare, circuitul oscilatorului este simplu: un circuit paralel pentru curent alternativ este conectat la diodă (Fig. 8.44 b), iar modul de curent continuu este ales astfel încât punctul de funcționare O să fie în secțiunea descendentă a caracteristicii (Fig. 7).

Fig.7. Caracteristica curent-tensiune și circuitul generatorului folosind o diodă tunel

Modul DC trebuie furnizat ținând cont rezistență internă sursă R i. Pentru a face acest lucru, este necesar să rezolvați un sistem de două ecuații:

O soluție grafică a sistemului este prezentată în Figura 8.44 a.

Să luăm în considerare două cazuri.

În primul caz, cu o pantă abruptă a caracteristicii | S (U 0)| > 1/R i, există trei stări posibile care satisfac ecuațiile sistemului - punctele A, O, B. Analiza, ținând cont de capacitatea diodei în sine, arată că numai punctele A și B, situate pe secțiunile crescătoare ale caracteristicii, sunt stabile. Dacă punctul de repaus (punctul O) este situat în secțiunea caracteristică cu pantă negativă, atunci starea circuitului va fi instabilă și punctul de funcționare se va deplasa spontan în una dintre pozițiile extreme (în punctul A sau punctul B).

În al doilea caz, cu o pantă abruptă a caracteristicii | S (U 0)| < 1/R i, există o singură stare care satisface ecuațiile - punctul O. Se dovedește a fi stabil și, prin urmare, punctul de funcționare poate fi setat la orice parte a caracteristicii curent-tensiune cu o pantă negativă, prin urmare, condiția de fază a auto- excitația este satisfăcută. Condiția de amplitudine pentru autoexcitare va fi satisfăcută dacă | S (U 0)| > G Uh, unde G E – conductivitatea circuitului la punctele de conectare a diodei.

Frecvența de oscilație este

și poate fi schimbat folosind CU K. Amplitudinea oscilațiilor se modifică prin modificarea punctului în care dioda este conectată la circuitul oscilator. Dacă bobinele L 1 și L 2 nu sunt conectate printr-un singur câmp magnetic, atunci coeficientul de comutare al circuitului este egal cu

Dacă bobinele L 1 și L 2 formează o singură bobină cu un câmp magnetic comun, apoi dioda este conectată la ramura inductivă cu un coeficient de comutare egal cu

Unde n 1 și n 2 – numărul de spire în părțile bobinei indicate în diagramă L 1 și L 2 .

Capacitate de blocare CU B este selectat din condiție

Avantajele schemei:

1) capacitatea de a opera într-un interval de frecvență foarte larg (de la câțiva kiloherți la zeci de gigaherți);

2) stabilitate ridicată a parametrilor atunci când temperatura se modifică într-un interval larg;

3) nivel scăzut de zgomot intrinsec;

4) consum redus de energie din surse de energie;

5) durată lungă de viață;

6) sensibilitate scăzută la radiații.

Dezavantajul circuitului este puterea scăzută de ieșire, care se datorează intervalelor mici de curenți și tensiuni în porțiunea descendentă a caracteristicii (cu o pantă negativă). De exemplu, un generator bazat pe o diodă tunel cu un curent de vârf de până la 10 mA oferă o putere care nu depășește câțiva miliwați. Pentru a obține mai multă putere, este necesar să folosiți diode cu curenți de vârf mari.

Diagrama generalizată a unui auto-oscilator în trei puncte

În plus față de circuitul auto-oscilator cu feedback de transformator, există așa-numitele circuite în trei puncte ale oscilațiilor sinusoidale auto-oscilatoare. Nu au bobine de cuplare și feedback-ul pozitiv se realizează prin conectarea autotransformatorului (potențiometrică) a circuitului de feedback la circuit, adică feedback-ul este implementat folosind divizoare de tensiune reactive de tip capacitiv sau inductiv.

Într-un auto-oscilator în trei puncte, un dispozitiv activ (lampă sau tranzistor) este conectat la un circuit oscilator în trei puncte. Să descriem un circuit echivalent generalizat al unui generator de curent alternativ în trei puncte, care va fi valabil pentru orice generator de acest tip (Fig. 8).

Orez. 8. Circuit echivalent generalizat al unui auto-oscilator în trei puncte

Circuitul este format din rețele cu două terminale , , , care au de obicei pierderi atât de mici încât pot fi considerate pur reactive:

Circuitul generalizat conține un amplificator cu un câștig

și încărcarea sub formă de contur X 1 X 2 X 3, precum și un circuit de feedback care transferă o parte din tensiunea de ieșire a amplificatorului înapoi la intrarea sa cu un câștig

Din moment ce

Faza câștigului jK într-un circuit cu un emițător comun (catod) la frecvența de rezonanță a circuitului este egală cu 180 °, deoarece rezistența circuitului la această frecvență este pur activă, iar amplificatorul cu un emițător comun inversează semnalul. În consecință, pentru a îndeplini condiția de fază pentru autoexcitarea generatorului j K + j b = 360°, este necesar ca j b = 180°. Acest lucru va fi valabil dacă b este real și negativ. În conformitate cu (8.40), se poate argumenta că acest lucru va fi adevărat în două condiții:

1) X 1 și X 3 trebuie să fie semn diferit(natura diferită a reactivității);

2) |X 3 | > |X 1 |. Frecvența oscilațiilor generate este egală cu frecvența de rezonanță a circuitului, deoarece condiția de fază va fi satisfăcută numai la această frecvență. Din starea de rezonanță în circuit X 1 + X 2 + X 3 = 0 rezultă că X 2 trebuie să aibă același semn ca X 1 și apoi

Astfel, este posibil să se formuleze o regulă pentru construirea unui generator în trei puncte: între electrozii comun și de control, comun și de ieșire ai elementului amplificator trebuie incluse elemente reactive de același tip de reactivitate, iar între control și ieșire. electrozi - un element de natură opusă reactivității.

Conformitate a acestei reguli garantează îndeplinirea condiției de fază de autoexcitare a generatorului.

Dacă rețelele reactive cu două terminale sunt cu un singur element, atunci sunt posibile doar două opțiuni pentru generatoarele în trei puncte (Fig. 9).

Orez. 9. Circuite generatoare în trei puncte

Circuitul prezentat în figura 9, a se numește un trei puncte inductiv, iar în figura 8.46, b - un trei puncte capacitiv.

Toate raționamentele și concluziile de mai sus sunt valabile și pentru auto-oscilatoarele în trei puncte asamblate pe o lampă. Nu este dificil să descrii circuite similare de trei puncte inductive și capacitive.

Trebuie subliniat faptul că rețelele cu două terminale , , , incluse în circuit pot fi obținute ca rezistențe totale indiferent cât de complexe sunt circuite (de exemplu, circuite oscilatoare), este important doar ca la frecvența oscilațiilor generate să creeze reactivitatea necesară. Este posibil ca circuitele oscilatoare să nu conțină condensatoare ale circuitelor oscilatorii, deoarece sunt utilizate în schimb capacități interelectrozi.

Concluzie

Fiecare schemă are propriile sale avantaje și dezavantaje. Apariția de noi scheme se datorează dorinței de a îmbunătăți anumite proprietăți ale schemelor existente. De exemplu, dorința de a putea regla în mod independent frecvența și amplitudinea oscilațiilor mai mult frecvente inalteîmpreună cu anumite facilități de proiectare, obțineți o stabilitate mai mare a frecvenței etc. Cu toate acestea, îmbunătățirea simultană a tuturor proprietăților, de regulă, nu poate fi realizată din cauza inconsecvenței lor, așa că trebuie să se acorde preferință unei scheme sau alteia în funcție de condițiile de utilizare. .

Literatură:

1. Bogdanov N. G., Lisichkin V. G. Fundamentele ingineriei radio și electronicii. Partea 8, 2000...

2. Nikolsky I. N., Khopov V. B., Varokosin N. P., Grigoriev V. A., Kolesnikov A. A. Dispozitive de comunicații radio neliniare. 1972.

În funcție de valorile tensiunilor constante de alimentare furnizate electrozilor elementului de amplificare și de coeficientul K os, sunt posibile două moduri de autoexcitare: soft și hard.

1.Mod de auto-excitare moale.

În acest mod, punctul de funcționare A este selectat pe secțiunea liniară a caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare, ceea ce asigură modul de funcționare inițial al elementului de amplificare fără a întrerupe curentul de ieșire i out (Fig. Nr. 2).

Orez. Nr. 2. Diagrama modului de autoexcitare soft.

În aceste condiții, autoexcitarea apare din cele mai nesemnificative modificări ale tensiunii de intrare Uin, care sunt întotdeauna prezente în condiții reale datorită fluctuațiilor purtătorilor de sarcină.

La început, oscilațiile din autogenerator cresc relativ repede. Apoi, din cauza neliniarității caracteristicii curent-tensiune a elementului de amplificare, creșterea amplitudinii oscilației încetinește, deoarece tensiunea la intrarea sa cade pe secțiuni ale caracteristicii curent-tensiune cu o pantă statică din ce în ce mai mică, iar aceasta conduce la scăderea pantei medii S avg şi a coeficientului de transmisie K os al comunicaţiilor în circuit invers.

Are loc o creștere a oscilațiilor până când coeficientul de transmisie K scade la unitate. Ca urmare, se stabilește un mod staționar în auto-oscilator, care corespunde unei anumite amplitudini a oscilațiilor de ieșire, iar unghiul de tăiere al curentului de ieșire este 0>90 0 . Frecvența acestor oscilații este foarte apropiată de frecvența de rezonanță a sistemului oscilator.

Dacă elementul de amplificare ar avea o caracteristică liniară curent-tensiune, amplitudinea auto-oscilațiilor ar crește la infinit, ceea ce este imposibil din punct de vedere fizic. Prin urmare, este imposibil să se obțină auto-oscilații stabile cu o amplitudine constantă într-un circuit liniar.

Datorită neliniarității caracteristicii curent-tensiune, forma curentului de ieșire i din elementul de amplificare este nesinusoidală. Cu toate acestea, cu un factor de calitate suficient de mare (50...200) al sistemului oscilator, prima armonică a acestui curent și, în consecință, tensiunea la ieșirea autogeneratorului sunt oscilații aproape armonice.

2. Modul de autoexcitare greu.

În acest mod, tensiunea de polarizare U 0 este setată astfel încât la amplitudini mici ale tensiunii de intrare, curentul să nu treacă prin elementul de amplificare. Apoi, ușoarele oscilații care apar în circuit nu pot provoca un curent în circuitul de ieșire și nu are loc autoexcitarea auto-oscilatorului. Oscilațiile apar numai atunci când amplitudinea lor inițială este suficient de mare, ceea ce nu poate fi întotdeauna asigurat. Procesul de apariție și creștere a oscilațiilor într-un mod de autoexcitare dur este ilustrat folosind Fig. Nr. 3.

Fig. Nr. 3. Diagrama de autoexcitare dură

Din examinarea acestei figuri, este clar că la amplitudini inițiale mici ale tensiunii de intrare (curba 1), curentul i out = 0 și auto-oscilații nu apar. Ele apar numai la o amplitudine a tensiunii inițiale suficient de mare (curba 2) și cresc rapid la o valoare de stare staționară. În modul staționar, elementul de amplificare funcționează la un unghi de tăiere a curentului de ieșire de 0<90 0 .

Pentru ușurința în funcționare a autogeneratorului, este mai recomandabil să utilizați un mod de autoexcitare moale, deoarece în acest mod oscilațiile apar imediat după pornirea sursei de alimentare. Cu toate acestea, într-un mod de oscilație rigid cu un unghi de tăiere de 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.

Offset automat. Utilizarea lui face posibil ca auto-oscilatorul să funcționeze în modul de autoexcitare soft la pornirea inițială, urmată de o tranziție automată la modul de autoexcitare dură. Acest lucru se realizează prin utilizarea unui circuit special de polarizare automată în autogenerator.

Fig. nr. 4a prezintă o schemă de circuit simplificată a unui auto-oscilator bazat pe un tranzistor bipolar VT, a cărui sarcină este circuitul oscilator L2C2. O tensiune de feedback pozitiv este creată pe bobina L1 și este aplicată între baza și emițătorul tranzistorului. Tensiunea de polarizare inițială6 la baza tranzistorului este creată de sursa circuitului de polarizare automată R1C1.

Procesul de apariție și creștere a oscilațiilor este ilustrat folosind Fig. Nr. 4b. În primul moment după pornirea generatorului, i.e. în momentul apariției oscilațiilor, punctul de funcționare A este situat în zona abruptei maxime a caracteristicii curent-tensiune a tranzistorului. Datorită acestui fapt, oscilațiile apar cu ușurință în condițiile unui mod de autoexcitare moale. Pe măsură ce amplitudinea crește, curentul de bază crește, a cărui componentă constantă creează o cădere de tensiune U cm pe rezistorul R1 (componenta alternativă a acestui curent trece prin condensatorul C1). Deoarece tensiunea U cm este aplicată între bază și emițător în polaritate negativă, tensiunea directă rezultată la bază U 0 - U cm scade, ceea ce face ca punctul de funcționare să se deplaseze în jos de-a lungul caracteristicii tranzistorului și comută auto-oscilatorul la funcționare. mod cu unghiuri mici de întrerupere a curentului de colector în timp ce curenții colector i k și baza i b au forma unei secvențe de impulsuri, iar tensiunea la ieșirea U out, creată de prima armonică a curentului de colector, este o sinusoidală. oscilație cu amplitudine constantă.

Astfel, circuitul de polarizare automată R1C1 din auto-oscilator acționează ca un regulator al procesului de auto-excitare și oferă inițial condiții pentru auto-excitare ușoară cu o tranziție ulterioară la un mod mai favorabil cu unghiuri de tăiere mici.