38 Генераторы с внешним возбуждением

Генератор (от лат. – производитель) – устройство, преобразующее энергию источника питания в энергию электрических колебаний требуемой формы, частоты и мощности.

7.1 Классификация генераторов

1) По способу возбуждения различают генераторы с внешним возбуждением (ГВВ) и автогенераторы (АГ).

2) По форме генерируемых колебаний различают АГ гармонических и негармонических (релаксационных или импульсных) колебаний.

3) По частоте генерируемых колебаний различают инфранизкочастотные (менее 10 Гц), низкочастотные (от 10 Гц до 100 кГц), высокочастотные (от 100 кГц до 100 МГц) и сверхвысокочастотные (свыше 100 МГц) генераторы.

4) По выходной мощности различают маломощные (менее 1 Вт), средней мощности (ниже 100 Вт) и мощные (свыше 100 Вт) генераторы.

6) По виду частотно-избирательной цепи различают генераторы -,- и-типа.

9) По способу подключения нагрузки (по числу точек, в которых колебательный контур соединен с активным элементом) различают двухточечные и трехточечные генераторы.

Использование ГВВ для умножения частоты

Умножение частоты – получение из гармонического колебания с частотой другого гармонического колебания с частотой, где- целое положительное число.

Умножение частоты включает две операции:

1) Формирование из исходного гармонического колебания колебания сложной формы. Выполняется при помощи НЭ.

2) Выделение из спектра частот полученного колебания нужной гармоники. Выполняется с помощью фильтра.

Умножение частоты технически реализуется тремя способами: методом отсечки, импульсным методом и радиоимпульсным методом.

Метод отсечки

- высокодобротные колебательные контуры, настроенные на частоту входного гармонического колебания и частоту выделяемой гармоники. При уверенности, что на входе – гармоническое колебание, контурможет отсутствовать;

- НЭ;

- источник коллекторного питания;

- источник напряжения смещения. Обеспечивает требуемое положение рабочей точки (РТ) на проходной характеристике .

,

где - постоянная составляющая выходного тока;

- амплитуда -ой гармоники выходного тока;

- амплитуда импульсов выходного тока;

- крутизна ВАХ;

- угол отсечки;

- оптимальный угол отсечки – угол, при котором нужная (-ая) гармоника выходного тока имеет максимальную амплитуду.

7.4 Импульсный метод

Ф – формирователь коротких прямоугольных импульсов ();

7.5 Радиоимпульсный метод

Рисунок 7.4 – Структурная схема умножителя частоты:

Г1 – импульсный генератор. Управляет (манипулирует) Г2;

Г2 – генератор, формирующий радиоимпульсы с прямоугольной огибающей.

Чтобы гармоника нужной частоты имела наибольшую амплитуду, нужно выполнить условие:

,

40 LC-АВТОГЕНЕРАТОРЫ

Электрическая структурная схема АГ

Рисунок 8.1 – Структурная схема LC-автогенератора.

Основным узлом генератора является колебательная система (колебательный контур). Она определяет форму генерируемых колебаний.

Процесс возбуждения колебаний В АГ

Функционирование генератора можно разделить на два этапа:

- этап возбуждения генератора;

- этап стационарного режима.

Рисунок 8.2 – Процесс установления колебаний в АГ.

После включения источника питания в генераторе начинается процесс возникновения колебаний. В первый же момент во всех цепях проходят кратковременные импульсы токов. Т.к. одиночный импульс образует сплошной спектр колебаний, частота одного из них обязательно совпадет с собственной частотой колебательной системы генератора. Это колебание возбудит колебательную систему, и по цепи обратной связи поступит на вход активного элемента, многократно усилится и «просуммируется» с существующими в колебательной системе колебаниями. Амплитуда колебаний при этом будет непрерывно возрастать. Физически это объясняется тем, что за один период колебаний энергии поступает в колебательную систему больше, чем расходуется.