Рисунок 1

Резонансный автогенератор на рисунке 1 - классическая и самая простая схема генерирования колебаний синусоидальной формы без стабилизации коллекторного тока. Генератор получается тогда, когда резонансная цепь и нелинейный усилительный элемент охватываются положительной обратной связью. Для возникновения колебаний в любом автогенераторе должны выполнятся условия: баланс фаз и баланс амплитуд. Баланс фаз - подпитка контура должна производиться в такт, сдвиг фаз между колебаниями в контуре и компенсирующим потери сигналом, который прикладывается к контуру, должен быть равен нулю или 360 градусов. Баланс амплитуд - энергия компенсирующего потери сигнала должна быть равна потерям контура или больше их. 

Для возникновения колебаний рабочая точка транзистора должна быть не в нулевом значении. Так как здесь отсутствует активная нагрузка в цепи коллектора, то нагрузочная характеристика будет практически параллельна оси тока коллектора. Обычно, в таких случаях статический ток коллектора задают на уровне 1 мА, напряжение база-эмиттер 0,75 В. Здесь идет зарядка сразу двух реактивностей. Подается питание. Можно сказать, что в схему подается ступенька напряжения. Потенциал базы мгновенно устанавливается в 0,75 В, сопротивление коллектора транзистора мгновенно устанавливается в значение, соответствующее этому потенциалу. Сначала начинает заряжается конденсатор, затем катушка через четверть периода. Когда катушка заряжается, ток через нее стремится к установившемуся. Во время заряда нарастающий ток создает в катушке Lk ЭДС самоиндукции и магнитный поток. Этот магнитный поток наводит в катушке Lb ЭДС взаимоиндукции, которая создает ток такого направления, что магнитный поток от него в катушке Lb направлен против магнитного потока катушки Lk. Включение катушки Lb в базовую цепь транзистора выбрано таким образом, чтобы рост тока коллектора через катушку Lk вызывал еще большее открывание транзистора, падение тока коллектора вызывало еще большее закрывание транзистора. Таким образом транзистор открывается, планка установившегося тока через катушку поднимается, транзистор открывается сильнее. Как известно, у транзистора есть такое свойство, как насыщение - ток коллектора слабо изменяется при изменении тока базы. Обратная связь через ЭДС взаимоиндукции двигает транзистор к насыщению, потенциал базы увеличивается. Когда транзистор насыщается, рост тока в катушке Lk сильно замедляется. ЭДС взаимоиндукции становится равной нулю (уменьшается, снижая потенциал на базе). Потенциал базы возвращается в исходные 0,75 В. Сопротивление коллектора транзистора мгновенно возвращается в рабочую точку. В катушке Lk ток начинает стремиться из насыщения к рабочей точке - уменьшается. Возникает ЭДС самоиндукции со знаком, противоположным предыдущему случаю и отдает запасенную энергию на поддержание исходного тока. Вместе с этим в катушке Lb наводится ЭДС взаимоиндукции с другим знаком. ЭДС взаимоиндукции создает такой ток в Lb, магнитное поле которого сонаправлено с магнитным полем уменьшающегося тока через Lk. На этом этапе обратная связь ведет транзистор к отсечке, потенциал базы уменьшается. Отсечка - транзистор закрыт, дальнейшее уменьшение напряжения на базе никак не влияет на ток в цепи коллектора. Рабочая точка транзистора подошла к отсечке. Сопротивление коллектора транзистора очень очень большое. Катушка Lk продолжает отдавать энергию на поддержание тока разряжаться, но уже на заряд конденсатора. Полярность конденсатора меняется на противоположную. Далее конденсатор разряжается на катушку Lk. Причем ток через Lk идет против тока коллекторной цепи транзистора. Так как транзистор закрыт (ток в коллекторной цепи практически отсутствует), то он не влияет на колебательный процесс. Далее в процесс колебаний транзистор не вмешивается в течение последующего полупериода. Как только конденсатор зарядился до полярности, которая была один период назад все повторяется сначала. Транзистор через катушку индуктивности вмешивается в процесс колебаний с целью восполнения потерь в контуре. 

Для запуска генератора нужно, чтобы в самом начале протекал начальный ток - для первичной зарядки контурной катушки. Сам генератор может работать только с отсечкой тока в течение полупериода и больше. Поэтому применяют цепи автосмещения (на рис.1 не указана). Они кратковременно приоткрывают транзистор. По прошествии одного или двух периодов колебаний контура - переводит каскад в режим работы класс В. В классе "В" транзистор работает с отсечкой половины периода. Подключение параллельно индуктивности Lk конденсатора уменьшает частоту колебаний по сравнению с той, что была бы при отсутствии этого конденсатора (в его роли бы выступали выходная емкость транзистора и емкость между витками катушки). Чем меньше емкость, тем более лавинообразно транзистор переходит от отсечки до насыщения - тем ближе колебания к прямоугольным. На лавинообразность перехода также влияет глубина обратной связи: чем она глубже, тем процесс более ярко выражен. На выходе получаются гармонические колебания. Аналогичный генератор без конденсатора с очень глубокой ПОС (положительной обратной связью) называется блокинг-генератором: генерирует импульсы сравнительно высокого напряжения очень малой длительности и большой паузой между ними.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить