Автоматизированный анализ lc-автогенераторов по схеме ёмкостной трёхточки на полевом транзисторе

Задание на моделирование при исследовании автогенератора представлено на рис. 3.56. Колебательный контур, который включён в цепь стока транзистора J1, образован индуктивностьюLkи конденсаторомCk. На частоте генерации он эквивалентен индуктивности. Обратная связь осуществлена с помощью конденсаторов С1 и С2. Начальное смещение, обеспечивающее первоначальное положение рабочей точки задаётся резисторамиR2 иR3.

Рис. 3.56. Схема LC-автогенератора с ёмкостной обратной связью на полевом транзисторе

Конденсатор С3 обеспечивает подведение без потерь к затвору транзистора напряжения обратной связи. Элементы R1,C2 образуют цепь истоковой стабилизации рабочей точки транзистора. РезисторR4 и конденсатор С4 образуют развязывающий фильтр. При вводе задания на моделирование использовать компоненты следующих библиотек:

• analog.slb– пассивные компоненты (R,C,I,);

• jfet.slb– полевой транзистор (J1);

• port.slb– узел с нулевым потенциалом, общий провод (AGND);

• source.slb– источник постоянного напряжения (VDC).

Для устойчивого запуска автогенератора атрибутам конденсатора Ckи индуктивностиLk«.IC» (initialconditions– начальные условия) присвоены значения «0.1V» и «10uA» соответственно. При расчёте переходного процесса использование этих атрибутов обеспечивает установку на конденсаторе напряжения 0,1 В и тока через индуктивность 10 мкА в начальный момент времени.

Для анализа формы генерируемых колебанийпроизводится вывод значения напряжения на стоке транзистораJ1. Установка маркера напряжений ускоряет эту процедуру. В ре-

Рис. 3.57. Временная диаграмма напряжения

на стоке транзистора J1

зультате расчёта получается временная диаграмма (рис. 3.57). Из диаграммы видно, что форма генерируемых колебаний близка к синусоидальной а разница между их амплитудами незначительна.

Для исследования спектра генерируемого сигналанеобходимо исключить из временной диаграммы участок переходного процесса.

Рис. 3.58. Спектральная диаграмма генерируемых

колебаний

Спектральный состав генерируемых колебаний рассчитывается с использованием быстрого преобразования Фурье (рис. 3.58). На пектральной диаграмме отмечены первая и вторая гармоники генерируемого колебания.

Оценка влияния температуры на частоту генерируемых колебанийпроизводится путём расчёта спектра при значении температуры 70 °С. Результаты исследования влияния температуры сведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Исследование влияния температуры на частоту генерируемых колебаний

Температура	Частота первой гармоники, МГц	Амплитуда первой гармоники, В
27	5,950	1,6044
70	5,900	1,5317

Исследования влияния напряжения питания на частотугенерируемых колебаний производится при изменении текущего значения атрибута источника питанияV1 «DC». На рис. 3.59 приведена спектральная диаграмма генерируемых колебаний при напряжении питания 9В.

Рис. 3.59. Влияние изменения напряжения источника питания на частоту генерируемых колебаний

В результате изменения напряжения питания смещается рабочая точка транзистора, а также изменяются его внутренние параметры. С учётом условия баланса фаз это ведёт к изменению частоты генерации.

Для исследования влияния положения рабочей точкина генерацию колебаний необходимо изменить её положение.Это произойдёт, например, при уменьшении сопротивления резистора R3. На рис. 3.60 представлена временная диаграмма затухающих колебаний при значении сопротивления R3 100 Ом.

Рис. 3.60. Временная диаграмма затухающего колебания при неправильном выборе рабочей точки

При смещении положения рабочей точки в область меньшей крутизны характеристики транзистора происходит генерация затухающих колебаний.

Для исследования влияния напряжения обратной связина генерацию

Рис. 3.61. Временная диаграмма затухающего

колебания при уровне напряжения положительной обратной связи меньше критического

колебаний при проведении эксперимента потребуется, например, увеличить значение ёмкости С2 до 5 мкФ и уменьшить значение ёмкости С1 до 10 пФ. Это приводит к уменьшению коэффициента передачи цепи обратной связи и затуханию колебаний (рис. 3.61).