Файл: Исследование транзисторного автогенератора.docx

плавном увеличении обратной связи и скачкооб- разным срывом колебаний при уменьшении обратной связи.Меж- ду этими значениями обратной связи существует область затягивания (заштри- хована, см. рис. 8 б) в пределах М₂<М<М₄.Есливозбудить колебаниявгенераторе приМ ≥М₄, азатемуменьшатьМ до значений, соответствующих этой области (например М = М₃), колебания в генераторе сохранятся. Если же увеличивать М до М₃ от значений, меньшихМ₂, колебания в схеме не возникнут. Впоследнем случае колебания можно возбудить, если за счет какого-либо внешнего воздействия создать на короткое время колебания с амплитудой U_B1> U''_B1, дальше она сама увеличится до U'_B1. Этого иногдаможнодобиться за счет переходныхпроцессов, возникающихпри включении напряжения питания.Автосмещение. В автогенераторах широко применяется автоматическое смещение, действие которого проиллюстрируем на примере схемы (рис. 9). Выберем исходное смещение на базе транзистора, соответствующего участку характеристики i_K(u_б) с большой крутизной, на котором происходит мягкое са- мовозбуждение колебаний при небольшой взаимоиндукции М. В процессе на- растания амплитуды колебаний в цепи базы происходит детектирование коле- баний, возрастание постоянной составляющей тока базы I_б0, смещение рабочей точкитранзистора, определяемойвыражением E'_б= E_б–I_б0R_б, влево (см. рис. 9). Уменьшение смещения на базе транзистора вызывает уменьшение средней кру- тизны коллекторного тока. При правильно выбранной величине R_б переходный процесс вгенераторе заканчивается установлением стационарного режима с от- сечкой тока со свойственным ему более высоким КПД.u_б

---

i _к

u_бU_kРис.9Таким образом, применение автосмещения позволяет совместить режим мягкого самовозбуждения колебаний с достижением более высоких КПД в же- стком режиме.

5. Эквивалентные схемы автогенераторов

На практике большей частью находит применение так называемаятрех- точечная схема транзисторного автогенератора (рис.10). В ней реактивные со- противленияZ₁,Z₂,Z₃(емкостиииндуктивности)имеютмалыепотерииобра-


зуют высокодобротный колебательный контур. Иногда при компенсации фазо- вых сдвигов в транзисторе в схему включают дополнительное сопротивление Z₄.ДляприведеннойтрехточечнойсхемысправедливовыражениеK_о.с=Z₂/Z₁, (29)апрималыхсопротивленияхпотерьвэлементахK_о.с= X₂/X₁. (30)При сделанных выше допущенияхкоэффициент обратной связи – вели- чинавещественная, т.е. _К= 0. При этом из уравнения (21) приn = 0 следует, что встационарном режиме устанавливаются колебания такой частоты, при ко- торойсдвигфазвтранзисторе_Sкомпенсируетсясдвигомфазвконтуре_Z,т.е._Z=-_S.Чем больше 

---

_S,темсильнее расстроен колебательный контур. Следо- вательно, при сделанныхдопущенияхколебания возникаютна частоте контура, что, в свою очередь, позволяет находить частоту колебанийиз уравненияX₁+X₂+X₃=0^.(31)Используя выражение (31) и учитывая действительный характер коэффи- циента обратной связи, можно показать, что возможны два варианта эквива- лентныхтрехточечныхсхемавтогенераторов:емкостная(рис.11,а),когда X₁ < 0, X₂ < 0, X₃ > 0, и индуктивная (рис.11б), когда X₁ > 0, X₂ > 0, X₃< 0.



_aРис.11_б

6. Выбор режима работы автогенератора.

Выходная мощность автогенератора обычно играет существенную роль только в однокаскадных передатчиках. В многокаскадных передатчиках основ- ные требования предъявляются к стабильности частоты АГ, которую невоз- можно улучшить в последующих каскадах. Поэтому в АГ с повышенной ста- бильностью транзистор должен работать в облегченном режиме. При этом на- пряжение источника коллекторного питания и амплитуду импульса коллектор- ного тока следует выбирать из условий:I_км=(0,2…0,4)I_кmax, (32)E_к=(0,3…0,5)U_кmax, (33)Однако следует отметить, что значительно усиливатьнеравенства (32) и (33) не рекомендуется,таккаксущественноеуменьшениетокаI_кмприводиткувеличе-нию зависимости параметров транзистора от температуры и уменьшению от- ношения напряжений сигнал/шум на выходе автогенератора. Уменьшение E_кпо сравнению с рекомендованным также является нецелесообразным, так как при этом возрастает отрицательное влияние выходной емкости на стабильность частоты генерируемых колебаний.

---

Режим работы транзистора в автогенераторе обычно выбирают критиче- ским или недонапряженным, коэффициент использования коллекторного на- пряжения = (0,2 – 0,3)_гр,где_гр - значение коэффициента в граничном режиме. Это объясняется тем, что при работе в перенапряженном режиме на- блюдаются сильное влияние питающего напряжения на частоту генерируемых колебаний и возрастание модуля фазового угла средней крутизны, обусловлен- ное увеличением уровня высших гармоник в напряжении базы. Переход в пе- ренапряженный режим увеличивает также выходную проводимость транзисто- ра, снижающую добротность колебательной системы.Для обеспечения высокой стабильности амплитуды колебаний угол от- сечкиколлекторноготокавстационарномрежимевыбираютизусловия 60^o < < 120^o, а мягкий режим самовозбуждения при < 90^o создают с помо- щьюфиксированногосмещения. Наиболее частоприменяюткомбинированную схемуавтосмещения,состоящуюизделителявцепибазытранзистораирези-стора R_э в эмиттерной цепи. В этом случае также снижается чувствительность параметров транзистора к изменению температуры окружающей среды и на- пряженияисточникаколлекторногопитания.Опытпроектированиятранзи-сторныхавтогенераторовпоказывает,чтосуществуетоптимальноезначениеR_э=R_э.опт,обеспечивающеемаксимальнуюстабильность частотыR_э.опт=(25…30)/S₀. (34)Кроме этого, для выбора режима автогенератора, работающего в диапазоне частот или нагруженного на цепь с меняющимися параметрами, необходимо знать нагрузочные характеристики. Последние показывают, как изменяются напряжения, токи, мощности, частота от величины сопротивления внешней на- грузки при постоянных напряжениях питания и заданных параметрах цепи смещения. Для получения высокой стабильности частоты транзисторные авто- генераторы чаще всего выполняются по схеме емкостной трехточки и реже ин-

---

дуктивной.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Рассмотрим схемы исследуемых автогенераторов, входящих в лаборатор- ную установку: емкостную трехточку (рис.12) и индуктивную трехточку (рис.13). АГ построены по схеме с общим эмиттером и заземленным по ВЧ коллектором. Положению переключателя П1 «ЕТ» соответствует емкостная трехточка с частотой генерации порядка 370 кГц, положению П1 «ЕТ1» - емко- стная трехточка с частотой 270 кГц и положению П1 «ИТ2 – индуктивная трех- точка с частотой генерации 270 кГц. Для наблюдения формы коллекторного то- ка в цепь коллектора включен резистор R_к = 75 Ом. Для изменения частоты ге- нерации генератора, построенного по емкостной трехточечной схеме, с 370 до 270 кГц параллельно колебательному контуру переключателем П1 включается емкость С₄.

Рис.12Нагрузка автогенератора R_н чисто активная, включена в эмиттернуюцепь. С помощью переключателя П2 ее величина изменяется с 56 Ом (первое положение)до616Омсшагом56Ом.Напряжениесмещениявцепьбазыпода-ется от источника Е_б через резистор R₁. Величина напряжения коллекторного питания контролируется вольтметром, установленным на передней панели. Пе- реключатель П3 позволяет использовать вольтметр для измерения напряжений и токов, указанных на панели. При измерении токов используется вольтметр осциллографа С1-114, которыйподключается кмакетулабораторной установки через специальную насадку.Рис.13 В макете лабораторной установки также предусмотрена возможность ис- следования генератора с внешним возбуждением (переключатель П4), коллек- торной и базовой модуляции. В связи с этим некоторые элементы коммутациии контроля, вынесенные на переднююпанель, вданной лабораторной работе не используются.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Прежде чем приступить к выполнению работы, следует ознакомиться со схемой установки и измерительными приборами: универсальным осциллогра- фом С1-114 и частотомером Ч3-44.

---