АВТОГЕНЕРАТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
Процесс получения переменных напряжений и токов требуемой формы и частоты называется генерированием электрических колебаний. Устройства, предназначенные для создания электрических колебаний, называют генераторами. С точки зрения режимов работы их разделяют на автогенераторы и генераторы с внешним возбуждением. Автогенератором называется радиоэлектронное устройство, создающее незатухающие электрические колебания, используя энергию источника питания, Генератор с внешним или независимым возбуждением входит в рабочий режим (генерация, формирование, или усиление электрических колебаний) при поступлении на его вход сигналов возбуждения от другого генератора-возбудителя или схемы управления. В зависимости от формы вырабатываемых напряжений различают генераторы гармонических и релаксационных (импульсных) колебаний. Генератором синусоидального или гармонического напряжения – называют электронное устройство, преобразующее электрическую энергию источника постоянного тока в энергию незатухающих электрических колебаний синусоидальной формы. В зависимости от частоты генерируемых колебаний они делятся на следующие виды: 10 Гц – 100кГц – низкочастотные, 100кГц – 100МГц – высокочастотные, больше 100МГц – сверхвысокочастотные. Выходные колебания релаксационного генератора содержат широкий спектр гармонических составляющих. В зависимости от формы сигнала они подразделяются на генераторы линейного пилообразного, ступенчатого, треугольного, прямоугольного и других форм напряжений. Особую группу представляют автогенераторы случайных колебаний (сигналов) - генераторы шума. Структурная схема автоколебательной системы показана на рис. 6.1. Она представляет собой автономное электронное устройство, в котором генерирование электрических колебаний происходит благодаря выполнению условий самовозбуждений: балансу амплитуд и баланс фаз.
Рис. 6.1. Структурная схема автоколебательной системы.
Автоколебательная система работает следующим образом. При включении питания в колебательном контуре самопроизвольно возникают слабые свободные колебания. Благодаря цепи положительной обратной связи, часть энергии колебаний, возникающих на выходе усилителя поступают на его вход. Усиленные колебания поступают в колебательную систему, компенсируя в ней активные потери. Амплитуда напряжения на колебательно системе будет увеличиваться до тех пор, пока нелинейные свойства усилителя не ограничат ее. В результате амплитуда выходных колебаний генератора, нарастает до некоторого установившегося уровня и остается практически неизменной. Энергия, потребляемая усилителем от источника постоянного тока за один период колебаний, должна быть равной энергии, расходуемой за то же время в нагрузке. Это условие называется балансом амплитуд. Легко понять, что это условие является необходимым для поддержания режима генерации незатухающих колебаний в автогенераторе. Однако выполнения этого условия недостаточно для поддержания автогенераторного режима. Важны также фазовые соотношения между свободными колебаниями в контуре и колебаниями, поступающими в контур из коллекторной цепи. Фаза усиленных усилителем колебаний должна совпадать с фазой свободных колебаний в контуре. Это условие синфазности усиленных транзистором и свободных колебаний называется балансом фаз. Следовательно, для поддержания незатухающих автоколебаний необходимо и достаточно выполнение двух условий: баланса амплитуд и баланса фаз. Генераторы синусоидальных колебаний - это генераторы, генерирующие напряжение синусоидальной формы. В зависимости от типа используемых резонансных LC-контуров и частотно зависимых RC-цепей они подразделяются на LC- и RC-генераторы. Принципы работы таких генераторов рассмотрены ниже. RC-генераторы используются для создания низкочастотных синусоидальных колебаний с частотой от единиц Гц до нескольких десятков кГц. Q Контрольные вопросы. 1. Какое устройство называется автогенератором? 2. Поясните структурную схему автоколебательной системы. 3. Как классифицируются автогенераторы? 4. Что такое генератор синусоидальных колебаний?
|
