- •38 Генераторы с внешним возбуждением
- •7.1 Классификация генераторов
- •7.4 Импульсный метод
- •7.5 Радиоимпульсный метод
- •8.3 Энергетическое равновесие в аг
- •9 Режимы работы и возбуждения аг
- •9.1 Комплексное уравнение аг
- •9.2 Условие баланса амплитуд
- •9.3 Условие баланса фаз
- •9.4 Режим мягкого самовозбуждения аг
- •9.5 Режим жесткого самовозбуждения
- •10 Устойчивость работы аг
- •10.1 Колебательные характеристики
- •10.2 Линии обратной связи
- •10.3 Определение стационарной амплитуды колебаний
- •10.4 Lc автогенератор с автоматическим смещением
- •11 Трехточечные lc-автогенераторы
- •11.1 Обобщенная трехточечная схема
- •11.2 Генератор с автотрансформаторной обратной связью
- •11.3 Автогенератор с емкостной обратной связью
- •12 Стабилизация частоты lc-генераторов
- •12.1 Общие сведения
- •12.2 Причины нестабильности частоты
- •12.3 Методы стабилизации частоты:
- •12.4 Кварцевая стабилизация частоты
- •13.1 Цепочный rc-автогенератор
- •14 Формирование двухполосных ам сигналов
- •14.1 Общие сведения
- •14.2 Однотактные модуляторы
- •14.2 Балансный (двухтактный) модулятор
- •15 Формирование однополосных ам сигналов
- •15.1 Методы формирования ом сигнала
- •16 Формирование чм и фм сигналов
- •16.1 Прямой метод чм
- •16.2 Прямой метод фм
- •16.3 Косвенный метод чм
- •16.4 Косвенный метод фм
- •17 Преобразование частоты
- •17.1 Применение преобразования частоты
- •17.2 Принцип преобразования частоты
- •17.3 Схемное построение преобразователей частоты и их виды
- •17.4 Транзисторный преобразователь частоты
- •18 Формирование импульсно-модулированных сигналов
- •18.1 Амплитудно-импульсная модуляция
- •18.2 Частотно-импульсная модуляция
- •18.3 Широтно-импульсная и фазо-импульсная модуляция
- •19 Формирование манипулированных сигналов
- •19.1 Общие сведения
- •19.2 Формирование офм
- •20 Некогерентное детектирование ам сигналов
- •20.1 Общие сведения
- •20.2 Квадратичный диодный ад
- •21 Синхронное (когерентное) детектирование ам сигналов
- •22 Детектирование чм сигналов
- •22.1 Принцип работы частотных детекторов
- •22.2 Частотно-амплитудные детекторы
- •23 Детектирование фм сигналов
- •23.1 Однотактный диодный фд
- •23.2 Балансный диодный фд
- •24 Детектирование манипулированных сигналов
- •25 Детектирование импульсно-модулированных (им) и декодирование цифровых сигналов
- •25.1 Детектирование им сигналов
- •25.2 Декодирование цифровых сигналов
- •26 Помехоустойчивость приема сигналов
- •26.1 Основные понятия
- •26.2 Количественная мера пу
- •26.3 Группы методов повышения пу систем связи
- •27 Оптимальный прием сигналов
- •27.1 Ощие сведения
- •27.2 Некогерентный прием
- •27.3 Неоптимальный прием
8.3 Энергетическое равновесие в аг
По мере роста амплитуды колебаний начинает проявляться нелинейность ВАХ активного элемента и усиление уменьшается. Нарастание амплитуды колебаний АГ замедляется, а затем и вовсе прекращается. Наступает стационарный режим. Он характеризуется динамическим равновесием между поступлением энергии в колебательную систему и ее потерями. В установившемся режиме генератор выдает колебания постоянной частоты и амплитуды.
9 Режимы работы и возбуждения аг
9.1 Комплексное уравнение аг
Стационарный режим работы автогенератора характеризуется постоянной амплитудой генерируемых колебаний.
Коэффициент усиления усилителя без обратной связи (см. структурную схему автогенератора):
,
где и- соответственно комплексные амплитуды выходного и входного напряжений;
- модуль коэффициента усиления;
- его аргумент, учитывающий сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями усилителя.
Если в качестве колебательной системы использован одиночный колебательный контур с резонансным сопротивлением , то,
где - амплитуда первой гармоники выходного тока усилительного элемента.
,
где - средняя крутизна ВАХ усилительного прибора.
При малых значениях крутизнапрактически равна статической крутизне в рабочей точке, при увеличенииона уменьшается.
Подставляя последнее выражение в предыдущее, получаем:
.
Тогда и
Коэффициент передачи цепи обратной связи:
где - аргумент коэффициента передачи, определяющий сдвиг фаз между входным и выходным напряжениями ЦОС.
Результирующий коэффициент усиления усилителя, охваченного цепью ОС:
.
Если в колебательной системе установятся синусоидальные колебания с постоянной амплитудой (стационарный режим):
Подставляя в это выражение значения иполучаем:
.
Это условие стационарности АГ. Оно распадается на два:
или и,
9.2 Условие баланса амплитуд
или – условие баланса амплитуд: в стационарном режиме коэффициент передачи по замкнутому кольцу генератора равен 1.Условие баланса амплитуд выполняется лишь при определенном значенииUmвх , т. е. при определенной стационарной амплитуде колебаний Umвых. Из этого условия получаем:.
Если , амплитуда колебаний на выходе АГ нарастает до тех пор, пока вновь не выполнится условие.
При возникновение автоколебаний невозможно, поскольку энергия, поступающая в колебательную систему недостаточна для компенсации потерь.
Условие баланса амплитуд определяет стационарную амплитуду выходных колебаний и наименьший коэффициент передачи ЦОС (критический, ), обеспечивающий самовозбуждение АГ.
9.3 Условие баланса фаз
Это условие определяется выражением ,: в стационарном режиме суммарный угол сдвига фаз при обходе замкнутого кольца автогенератора должен быть равен 0 или целому числу 2.
В цепях автогенератора могут быть следующие сдвиги фаз:
1. Сдвиг фаз на угол , создаваемый усилительным элементом (например, транзистором при его включении по схеме с общим эмиттером), между его входным и выходным напряжениями.
2. Сдвиг фаз на угол , возникающий в цепи обратной связи между ее входным и выходным напряжениями.
3. Сдвиг фаз на угол между напряжением на входе усилительного элемента и первой гармоникой его выходного тока. Этот сдвиг возникает на очень высоких частотах и при правильном выборе лампы или транзистора .
4. Сдвиг фаз на угол между напряжениеми током. Если колебательный контур точно настроен на частоту первой гармоники выходного тока, угол = 0°.
Таким образом, условие баланса фаз можно переписать в следующем виде:
или .
Соотношение означает, что для выполнения условия баланса фаз цепь обратной связи должна изменять фазу подводимого к ней переменного напряжения на 180°. В большинстве автогенераторов существует лишь одна частота, на которой выполняется условие баланса фаз, т. е. на которой возможно генерирование колебаний. Следовательно, условие баланса фаз определяет частоту автоколебаний.