Файл: Исследование транзисторного автогенератора.docx

УДК 621.396.61 (075.8)

ББК 32.848-04 я 73

И 88

С о с т а в и т е л и:

В.В. Ползунов, Н.А. Титович


Исследование транзисторного автогенератора: Метод. указа- И 88 ния к лаб. работе по курсу «Радиопередающие устройства»

для студ. спец. «Радиотехника», «Радиоэлектронные системы», «Проек- тирование и производство радиоэлектронных средств» всех форм обу- чения /Сост. В.В. Ползунов, Н.А. Титович. – Мн.: БГУИР, 2004. - с: ил.

ISBN 985-444-684-0
В методических указаниях рассматриваются принципы генерирования, усло- вия и режимы возбуждения колебаний, стационарное состояние и эквивалентные схемы, а также энергетические и нагрузочные характеристики автогенераторов.

УДК 621.396.61 (075.8)

ББК 32.848-04 я 73

ISBN 985-444-684-0 Ползунов В.В., Титович Н.А., составление, 2004

БГУИР, 2004

Содержание

1. 
   ЦЕЛЬ РАБОТЫ
   
2. 
   КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
   
   1. 
      Общие сведения об автоколебаниях
      
   2. 
      Дифференциальное уравнение автогенератора.
      

---

Условия самовозбуждения

3. 
   Стационарный режим автогенератора
   
4. 
   Режимы возбуждения колебаний в автогенераторе
   
5. 
   Эквивалентные схемы автогенераторов
   
6. 
   Выбор режима работы автогенератора.
   
1. 
   ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
   
2. 
   ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
   
   1. 
      Подготовка макета к работе
      
   2. 
      Исследование автогенератора, построенного по емкостной трехточечной схеме
      
   3. 
      Исследование автогенератора, построенного по индуктивной трехточечной схеме
      
   4. 
      Исследование влияния Ек на частоту генерации
      
3. 
   СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
   
4. 
   КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЛИТЕРАТУРА
   

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с физическими процессами и принципами построения ав- тогенераторов. Исследовать энергетические характеристики и влияние нагруз- ки на режим работы транзисторных автогенераторов, построенных по емкост- ной и индуктивной трехточечным схемам, в критическом и недонапряженном режимах.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

   1. 
      Общие сведения об автоколебаниях
      

Колебания, самостоятельно возникающие в отсутствие внешних воздей- ствий, называются автоколебаниями, а устройства и системы, в которых они возникают, - автоколебательными. Такими устройствами, широко используе- мыми в современной технике, являются разнообразные источники или генера- торы колебаний (электрических, механических, звуковых, световых), называе- мые автогенераторами (АГ).

В состав автоколебательной системы должен входить источник энергии, за счет расхода которой поддерживаются колебания. В большинстве случаев в автогенераторах используются источники энергии постоянного напряжения или тока. Такие автогенераторы являются преобразователями энергии постоян- ного напряжения или тока в энергию колебаний.

Приведем принципиальные схемы автогенераторов на биполярном (а) и полевом (б) транзисторах с колебательным контуром в выходной цепи (рис. 1).

---

---

i_к

u_a

i_k

U_кk

ляется промежуток между точками 1 - 1, и колебательную систему (колеба- тельный контур), 2) цепи обратной связи (трансформатора), по которой ко- лебание с выхода усилителя подается обратно на его вход. Генераторы, содер- жащие избирательный усилитель и внешнюю цепь обратной связи, называются автогенераторами с внешней обратной связью. Приведем структурную схему автогенератора с внешней обратной связью, содержащую упомянутые выше части (рис.2).




Рис.2
Здесь и далее будем использовать следующие обозначения токов и напряжений независимо от типа применяемого активного элемента (АЭ): u_В - напряжение на

входе АЭ; u_а - напряжение на выходе АЭ; u_к - напряжение на контуре; i_в -

входной ток АЭ; i_к - ток в выходной цепи АЭ.

В большинстве случаев причиной возникновения автоколебаний в гене- раторах являются флуктуации, всегда имеющие место в элементах реальной схемы. Ток, протекающий через активный элемент, всегда флуктуирует из-за наличия дробового эффекта. Другими источниками подобных, обычно весьма слабых колебаний, являются тепловое движение электронов в приборе и рези- сторах, флуктуации токораспределения в приборах и т. д. Благодаря этим явле- ниям токи и напряжения во всех элементах схемы даже при постоянстве пи- тающих напряжений быстро изменяются случайным образом. Спектр этих ко- лебаний близок по характеру к белому шуму, т.е. содержит компоненты прак- тически

---

любых частот. Предположим, что такие флуктуации появились в на-

пряжении u_в на входе активного элемента АЭ. Они вызовут колебания тока i_к в выходной цепи АЭ. На выходе колебательной системы (контуре) появится на-

пряжение u_к, причем, поскольку контур имеет максимальное эквивалентное со- противление Z_Э = R_Э на резонансной частоте ₀, наибольшее напряжение на

нем создадут компоненты с частотами, близкими к ₀. Напряжение u_к через цепь обратной связи передается на вход АЭ, создавая напряжение u'_в. Если ка-

кая-то компонента u_в окажется в фазе с первоначальной компонентой u_В той же частоты и притом будет иметь большую амплитуду, она вызовет большее

изменение тока i_к, что приведет к дальнейшему возрастанию напряжения u_к и, как следствие, еще большему u_в. Таков механизм самовозбуждения колебаний частоты _г, близкой к _0, в процессе которого амплитуды колебаний u_в, i_к и u_к

возрастают. Этот процесс имеет место, если на частоте _г коэффициент переда-

чи напряжения по замкнутой цепи генератора больше единицы: К>1. Представ- ляя последний в виде произведения коэффициента усиления усилителя

К_У = U_К/U_В и коэффициента обратной связи К_о.с = U_о.с / U_к, получим условие, необходимое для нарастания колебаний:

К = К_у К_о.с>1. (1)

2. Дифференциальное уравнение автогенератора. Условия самовозбуждения

Составим дифференциальное уравнение генератора (см. рис.1), учиты- вающее

---