|
| |
|
Слаботочка Книги ГЕНЕРИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ 58. Основные определения Автоколебательными системами называются устройства, которые, не получая внешнего возбуждения, преобразуют энергию источника постоянного тока в энергию колебаний. В радиотехнике такие устройства называются генераторами с самовозбуждением или автогенераторами, а получаемые в них колебания - автоколебаниями. Автогенераторы разделяются на генераторы гармонических колебаний и генераторы релаксационных (несинусоидальных) колебаний. Автогенератор состоит из нелинейного усилителя и цепи положительной обратной связи. Усилитель, используя энергию источника питания, сообщает автоколебаниям необходимую мощность. Цепь обратной связи обеспечивает автоматическое подвозбуждение усилителя. В схеме автогенератора гармонических колебаний на рис. 9.1 усилитель включает в себя источник постоянного напряжения За {!),  \!L-\ L L ~-Г Л Рис. 9.1. Автогенератор гармонических колебаний. нелинейный усилительный элемент {2) и избирательную нагрузку в виде параллельного колебательного контура L, С, г {3), схема обратной связи 4 состоит из индуктивно связанных линейных элементов Ь и LcB- В момент включения источника питания появляется анодный ток, который вызывает колебания в контуре. Если бы обратной связи не было, эти колебания оказались бы свободными и вскоре прекратились бы вследствие потерь энергии на активном сопротивлении г. л v - При наличии обратной связи контурный ток индуктирует в катушке Lcb напряжение, которое подается на управляющую сетку лампы и изменяет анодный ток. Амплитуда и фаза индуцированного напряжения должны быть такими, чтобы мощность, вводимая в контур, была больше мощности потерь. Тогда амплитуда контурного тока, а с ней и амплитуда напряжения возбуждения возрастет, мощность, приобретаемая контуром, увеличится и т. д. В случае линейного режима работы лампы амплитуда автоколебаний стала бы бесконечно большой. В действительности этого нет: лампа неизбежно переходит в нелинейный режим, где рост амплитуды первой гармоники анодного тока и соответственно контурного тока, замедляется.Уступающая в контур энергия становится равной расходуемой в контуре энергии, наступает стационарный режим и амплитуда колебаний стабилизируется. Условимся называть прямым такой процесс, в результате которого напряжение возбуждения с амплитудой 0 (см. рис. 9.1) вызывает в анодной цепи ток с амплитудой первой гармоники /aiOT. а обратным процессом - такой, в результате которого выходное напряжение 0;, действуя на цепь обратной связи, сообщает сетке напряжение возбуждения с амплитудой Ugm Прямой процесс оценивается коэффициентом усиления собственно усилителя K - VjUgj, а обратный процесс - коэффициентом передачи напряжения цепи обратной связи (кратко - коэффициентом обратной связи) р = Ugm/Vj. Рассматривая генератор как усилитель с обратной связью, на вход которого подается внешнее напряжение с амплитудой Ujn* определяем коэффициент усиления схемы К = OjUx по формуле (196): В стационарном режиме Ugm = Ogm. Тогда р/С = -==1. (221) показатель обратной связи 1 - р/С = О, а коэффициент усиления К = = Полученный результат означает, что если напряжение обратной связи ugm равно напряжению возбуждения Ugm, то внешнего возбуждения не требуется ((/j = 0), так как даже в этих условиях коэффициент линейного усиления KJ безгранично возрастает: К = а,л/1т = 21 Равенство комплексных величин Ugm = Ugm требует равенства их модулей, которое называется балансом амплитуд, и равенства их аргументов, которое называется балансом фаз; кроме того, необходимо соблюдение условия устойчивости, означающего постоянство амплитуды автоколебаний. 59. Баланс фаз и амплитуд Обозначим модуль и аргумент коэффициента усиления собственно усилителя К буквами /С и фд, а коэффициента обратной связи р - буквами р и фр, т. е. К = /Се* и р = рез. Это позволяет записать условие стационарного состояния генератора (221) в виде /Ре/(?й + 9з) 1 = 1 е Здесь можно выделить равенство /СР = 1, которое определяет условие баланса амплитуд Р = -. (222) и равенство аргументов, которое определяет условие баланса фаз Фл + Фз = 0, 2я, 4л,.,. (223) Условие (223) заключается в том, что при полном обходе замкнутой системы генератора суммарный фазовый сдвиг равен О, 2я, 4л,т. е. сдвиг фазы ф выходного напряжения Оотно-сительно напряжения возбуждения 0 равен с обратным знаком сдвигу фазы фз напряжения обратной связи Ugm относительно Uj. Угол фд складывается из: 1) угла сдвига фазы фа между пeJ)вoй гармоникой анодного тока l\i и напряжением на управляющей сетке и2) угла сдвига фконт между напряжением на контуре и током ixjn и 3) угла л, на который сдвинута фаза анодного напряжения 6 относительно контурного Окт-Наиболее выгодными являются такие значения этих углов, при которых первая гармоника анодного тока совпадает по фазе с напряжением на управляющей сетке (Фа = 0) и контур настроен в резонанс с первой гармоникой (фконт = 0). Тогда условие (223) принимает вид фа+фконт + л--ф3 = 0 +0+л-{-фз = 0, 2л, ... или Фз= ±л, т. е. напряжения на управляющей сетке и аноде изменяются в противофазе. Это условие баланса фаз соблюдается в автогенераторах всех частот, кроме сверхвысоких (где Фа¥=0). 8В Зак. 10 , 217 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [71] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |