В этом автогенераторе усилитель собран на полевом транзисторе и включен по схеме с общим истоком (рисунок 2.54). Звеном обратной связи является катушка L c, включенная в стоковою цепь транзистора и индуктивно связанная с катушкой L к резонансного контура L к C к. Первоначально колебания в автогенераторе возникают или из-за флуктуации тока в колебательном контуре, или при подаче напряжения питания. По этим причинам при условии, что эквивалентное активное сопротивления контура R э < .
Рисунок 2.54 – LC -автогенератор |
|
|
Рисунок 2.55 – Временная диаграмма и АХ автогенератора |
При этом появляются колебания с постоянной и автоматически поддерживаемой на требуемом уровне амплитудой, что соответствует стационарному режиму работы автогенератора.
В автогенераторах широко применяется автоматическое смещение рабочей точки на характеристиках, которое позволяет выбрать необходимый режим усиления усилителя.
В данной схеме это осуществляется с помощью звена R з C з для создания «−» смещения U з0 относительно истока.
При появлении «+» полуволны напряжения контура через затвор проходит ток i з, который заряжает С з. В результате на затворе появляется «−» потенциал относительно истока.
В «−» полупериод напряжение контура i з и C з разряжается через R з, поддерживая на затворе «−» потенциал.
Если R з C з >> T (период автоколебаний), то C з не будет успевать заметно разряжаться и напряжение смещения U з0 будет постоянным. Выбрав R з и C з мы обеспечим работу автогенератора в требуемом режиме усиления.
Мы с вами рассмотрели схему, в которой LC -контур включен последовательно с транзистором. Этот тип автогенератора имеет существенное преимущество, заключающееся в том, что элементы LC -контура находятся под низким напряжением. Но такой генератор обладает небольшим КПД.
Большим КПД и большей мощностью генерируемых колебаний обладает автогенератор, где LC -контур включен параллельно с транзистором по отношению к источнику питания (рисунок 2.56). При этом элементы LC -контура находятся под более высоким напряжением, чем в рассмотренной схеме. Это приводит к тому, что конденсатор той же емкости надо выбирать большего размера. Чтобы избавиться от этого недостатка LC -контур включают через разделительный конденсатор C р параллельно. С р не пропускает постоянную составляющую тока в индуктивную катушку L к. Дроссель L р предотвращает короткое замыкание контура по переменной составляющей через источник питания E с. Такой генератор называется генератором с параллельным питанием.
|
|
В LC -генераторах, ввиду зависимости L и C колебательного контура и параметров транзистора от температуры наблюдается зависимость от t ° и частоты f. В условиях постоянства t ° нестабильность частоты вызвана изменениями дифференциальных параметров транзистора в зависимости от изменения положения рабочей точки покоя усилительного каскада, что обуславливает необходимость его стабилизации.
Нестабильность частоты генераторов оценивают коэффициентом относительной нестабильности:
δ f = ∆ f / f · 100 %,
где ∆ f – абсолютное отклонение частоты от номинального значения f.
Рисунок 2.56 – Генератор с параллельной питанием |
Меры, повышающие стабильность частоты:
1. увеличение температурной стабилизации выбранного режима покоя усилительных каскадов;
2. применение специальных средств, компенсирующих температурные изменения частоты (например, введение в колебательный контур конденсаторов с зависимой от t ° емкостью).
Наибольшая стабильность частоты с коэффициентом δ f = 10-3 / 10-5 % достигается при использовании в генераторах кварцевого резонатора. Высокая стабильность частоты обуславливается тем, что кварцевый резонатор обладает высокой добротностью Q.
Разновидностью такого генератора является трехточечный автогенератор, который бывает двух типов:
- индуктивный трехточечный;
- емкостной трехточечный.
LC -контур в таких автогенераторах включается не двумя точками, как обычно, а тремя, что позволяет снимать сигнал обратной связи непосредственно с резонансного контура.