Проектирование высокочастотного генератора синусоидальных сигналов

(1.2)

где - коэффициент взаимоиндукции между катушками.

Очевидно, необходимо так выбрать направление намотки базовой катушки, чтобы c="images/referats/6916/image007.png">. Только в этом случае общий фазовый сдвиг в цепи усилитель - обратная связь будет равен нулю, т.е. в схеме будет установлена положительная обратная связь. Если же , то обратная связь окажется отрицательной и колебания в контуре прекратятся.

На практике выполнение условия баланса фаз достигается соответствующим включением концов катушек L1 и L2. При отсутствии самовозбуждения необходимо поменять местами концы катушки связи L2. При этом автогенератор должен самовозбудиться, если в схеме нет других неисправностей. Выполнение условия баланса фаз является необходимым, но недостаточным для самовозбуждения схемы. Второе условие самовозбуждения состоит в том, что для существования автоколебательного режима ослабление сигнала, вносимое цепью ОС, должно компенсироваться. Иными словами, глубина положительной ОС должна быть такой, чтобы потери энергии в контуре восполнялись полностью.

При наличии ОС коэффициент усиления равен

(1.3)

где - коэффициент усиления усилителя без обратной связи; - коэффициент передачи цепи обратной связи.

Для рассматриваемой схемы коэффициент , показывающий, какая часть переменного напряжения контура подается на базу транзистора в установившемся режиме работы, равен

(1.4)

где - амплитуда тока в контуре автогенератора.

Учитывая, что усилитель с положительной обратной связью переходит в режим генерации при условии , получаем значение коэффициента передачи цепи обратной связи, необходимое для самовозбуждения,

. (1.5)

Условие самовозбуждения, выраженное формулой (1.5), называют условием баланса амплитуд.

Выбор энергетического режима генератора. Транзисторный автогенератор типа LC может работать в разных режимах. Для установки соответствующего режима выбирается коэффициент использования коллекторного напряжения . Этот коэффициент равен отношению амплитуды переменного напряжения на контуре к постоянному напряжению на коллекторе ЕК

. (1.6)

Рисунок 1.2 – Графики зависимости коэффициен-тов разложения импульсов тока

При устанавливается недонапряженный режим работы автогенератора. При режим работы называют перенапряженным. Обычно используется критический режим работы автогенератора. В этом случае автогенератор отдает требуемую полезную мощность при достаточно высоком КПД. Форма тока в коллекторной цепи автогенератора зависит от режима работы. Если ток проходит на протяжении всего периода напряжение на входе, то колебания его имеют синусоидальную форму и их называют колебаниями первого рода. Этот режим характеризуется малым КПД и поэтому в автогенераторах используется редко. Более выгодным является режим колебаний второго рода с отсечкой коллекторного тока. Угол отсечки коллекторного тока транзистора в критическом режиме составляет .

Известно, что ток, имеющий форму импульсов, можно разложить в ряд Фурье и представить в виде суммы постоянного тока, переменного тока той же частоты, что и частота повторения импульсов, переменного тока удвоенной частоты, а так же переменных токов более высоких частот. Важно отметить, что именно первая гармоника тока создает на контуре генератора переменное напряжение требуемой частоты, амплитуда которого определяется по формуле

, (1.7)

Для токов других частот контур имеет малое сопротивление и токи этих частот проходя через контур, не создавая на нем заметного напряжения. Таким образом, несмотря на то, что ток коллектора по форме отличается от синусоидального, колебательное напряжение на контуре оказывается синусоидальным.

Амплитуду первой гармоники, а также величину постоянной составляющей импульсного тока можно найти с помощью коэффициентов разложения и , зависящих от угла отсечки рисунок 1.2

Между амплитудным значением первой гармоники тока , постоянной составляющей тока и максимальным значением импульсного тока существуют соотношения

; (1.8)

(1.9)

Для анализа и расчета транзисторных генераторов допустимо пользоваться идеализированными характеристиками транзисторов рисунок 1.3.

Один из основных параметра, в схеме генератора, является крутизна линии критического режима рисунок 1.3б. У некоторых типов транзисторов сотен миллиампер на вольт и выше.

 Скачать реферат