Файл: Исследование транзисторного автогенератора.docx

_B1 на входе АЭ:

S^& сp I^&_К1/U^_В1 ^{. (13)}

---

фазовых сдвигов по замкнутому контуру генератора равна нулю или целому числу 2π. Поскольку каждый из сдвигов фаз, входящих в это выражение, зави- сит от частоты по-разному, в большинстве генераторов существует лишь одна частота ω₀, на которой выполняется условие баланса фаз, т.е. на которой возможно генерирование колеб аний. Таким образом, из условия балан- са фаз определяется частота генерируемых колебаний.

---

Выражение (22), называемое условием баланса амплитуд, говорит о том, что в стационарном режиме коэффициент передачи по замкнутому контуру ге-

нератора равен единице. В этом условии две величины (К_о.с и Z_э) от амплитуды

колебаний не зависят, а одна (S_cp) зависит от U_B1. Следовательно, условие ба- ланса амплитуд выполняется лишь при определенной амплитуде U_B1. Для опре- деления амплитуды стационарных колебаний удобно (22) переписать в виде

S_ср(U_B1) = 1/К_о.с.Z_э. (23)

Рассмотрим (рис. 4) построенные зависимость Scp(U_B1), называемую характеристикой средней крутизны, и прямую обратной связи, проведенную на

уровне 1/К_о.сZ_э. Точка пересечения этих зависимостей определяет стационар- ную амплитуду колебаний Ư_B1, для которой выполняется условие баланса ам- плитуд. Если частота генерируемых колебаний равна резонансной частоте кон- тура, то Z_э=R_э и условие баланса амплитуд

S_ср(U_B1) = 1/К_о.сR_э. (24)

Scp (UВ1)
1 Кос Zэ

^Scp





^0U'В1^UВ1

Рис.4

Стационарный режим будет устойчивым, если большая

---

амплитуда U_В1 станет затухать, т.е. если при U_В1>U'_В1 величина α_Э окажется положительной. Для этого требуется, чтобы

∂S_CP/∂U_В1<0. (25)

Таким образом, стационарный режим автоколебаний я вля - ется устойчивым, если производ ная средней крутизны по ампли- туде напряжения отрицательна.

4. Режимы возбуждения колебаний в автогенераторе

В квазилинейном методе для определения амплитуды стационарных ко- лебаний применяется также подход, основанный на использовании колебатель- ных характеристик.

Колебательной характеристикой называется зависимость амплитуды I_K1 первой гармоники выходного тока нелинейного элемента от амплитуды U_B входного гармонического напряжения:

I_K1 = Ф₁(U_B). (26)

Колебательная характеристика определяется по динамической вольт- амперной характеристике прибора (рис. 5): при выбранном смещении Е_В для различных амплитуд входного напряжения (U'''_B>U''_B>U'_B) строим графики тока i_K и рассчитываем амплитуды их первых гармоник I_K1. Для смещения Е'_B, соот- ветствующего участку с постоянной крутизной S, при небольших амплитудах U_B I_K1=SU_B. По мере увеличения U_B напряжение все больше заходит на участки меньшей крутизны, в результате чего рост амплитуды I_K1 замедляется (рис. 6,а).

Рис.5
Если смещение Е''_B соответствует нижнему загибу характеристики i_K(u_В), то с увеличением U_B сначала I_K1 растет быстрее U_B, а затем приблизительно пропорционально U_B, что приводит к колебательной характеристике II. При больших амплитудах U_B амплитуды I_K1 всегда уменьшаются из-за влияния на- пряжения на нагрузке.

При любой амплитуде U_B средняя крутизна

S_cp = tgα, (27)

где α - угол наклона линии, соединяющей точку колебательной характеристики с началом координат. Рассмотрим характеристики средней крутизны S

---

_cp(U_B), соответствующие колебательным (I и II) (рис. 6, б). При малых U_B S_cp опреде- ляется крутизной S в рабочей точке S_ср(0)=S.

Режим работы генератора с характеристиками I называется мягким, а с

характеристиками II - жестким. Отметим, что при характеристике II наиболь-

шее значение S_cp соответствует точке А (см. рис. 6,а), в которой касательная к колебательной характеристике проходит через начало координат.


^Scp

---