Принципы построения схем автогенераторов

Как уже указывалось, в схемном отношении автогенератор представляет собой усилитель, охваченный цепью положительной обратной связи. Наиболее часто используются одноконтурные автогенераторы. Поэтому принципы построения автогенераторов рассмотрим на примере обобщенной трехточечной схемы, в которой колебательный контур, составленный из трех реактивных сопротивлений Х, Х2, Xз, тремя точками подключается к неинвертирующему или инвертирующему усилителю. Для простоты в качестве усилителей выбраны каскады с ОБ (рис. 8) и ОЭ (рис. 9). В литературе обычно рассматривается второй случай. Мысленно разомкнув входную цепь транзисторов (X на рис. 8, а и 9, а), выявим характер сопротивлений, при которых выполняется баланс фаз, т. е. напряжение, поступающее по цепи обратной связи на вход усилителя, совпадает по фазе с входным напряжением. Для колебательного контура на резонансной частоте сумма всех реактивных сопротивление равна нулю:

Так как сопротивление Х значительно меньше сопротивлений Х₂ и Аз, выражение (6) можно представить в виде.

Как следует из равенства (7), сопротивления Х₂ и А₃ должны иметь разные знаки, что соответствует условию настройки в резонанс колебательного контура. В схеме неинвертирующего усилителя с ОБ (рис. 8, я) напряжение с выхода поступает на вход через делитель, составленный из сопротивлений Лз, Х, поэтому сопротивления А₃ и Х должны иметь одинаковый знак. В схеме инвертирующего усилителя с ОЭ (рис. 9,а) напряжение с выхода поступает на вход через делитель, составленный из сопротивлений Х₂, А|, который должен обеспечивать фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями 180°, поэтому сопротивления Х₂ и Х должны иметь разные знаки. Таким образом, независимо от типа уси;

лителя, на основе которого строится автогенератор, для выполнения фазовых условий сопротивления контура Х и Х2, Х2 и Хз должны иметь разные знаки, а Х и Хз — одинаковый знак.

Рис. 8.11остроение автогенератора на основе усилительного каскада с ОБ.

На рис. 8,6 и 9,6 изображены схемы автогенераторов (по переменному току) с емкостной связью, а на рис. 8, в и 9, в— с автотрансформаторной связью, построенные на основе усилителей с ОБ и ОЭ. Вид связи определяется характером сопротивления, включенного между базой и эмиттером транзистора. Так как в автогенераторе выход усилителя соединен с входом (т.е. усилитель как таковой исчезает), приведенные схемы имеют одинаковый вид. Отличие (непринципиальное) наблюдается лишь в схемах автогенераторов с индуктивной связью, изображенных на рис. 8, г и 9, г.

Рис. 9. Построение автогенератора на основе усилительного каскада с ОЭ.

На рис. 10 в качестве примера приведены практические варианты схем автогенераторов с LC-контурами.

На рис. 10,а изображена схема автогенератора с емкостной связью, построенная на основе усилительного каскада с ОБ, в котором база транзистора VT соединена с общей точкой с помощью блокировочного конденсатора Сбль имеющего весьма малое сопротивление на частоте генерируемых колебаний. Резисторы R, /?2, /?з> Л" обеспечивают режим работы по постоянному току базовой цепи транзистора. Их сопротивления подобраны таким образом, чтобы:

=> в начальный момент для выполнения условий самовозбуждения рабочая точка располагалась на участке характеристики /_к = /(и_бз) с большой крутизной;

=> в стационарном режиме для уменьшения средней крутизны и повышения стабильности амплитуды генерируемых колебаний рабочая точка соответствовала напряжению смещения Ев, < 0 (в идеале). Для этой цели в схему дополнительно введены резистор R$ и блокировочный конденсатор С_бл2 .

Рис. 10. Варианты схем автогенераторов с LC-контурами.

Фильтр, составленный из резистора /?_ф и конденсатора Сф, служит для развязки автогенератора от других каскадов по цепи питания.

На рис. 10,6 приведена схема автогенератора с емкостной связью, построенная на основе усилительного каскада с ОЭ. Отличительной особенностью схемы является то, что в ней:

=> осуществляется параллельное питание коллекторной цепи через дроссель 1др, так как реализации последовательного питания препятствуют конденсаторы С_св и С_к. Замена дросселя на резистор нежелательна изза уменьшения добротности колебательного контура, приводящего к увеличению нестабильности частоты;

=> используется разделительный конденсатор С_р, чтобы отсоединить по постоянному току базу транзистора от источника питания +?;

=> резистор /?_э, шунтированный конденсатором С_э, используется только для создания напряжения смещения на базе транзистора. В стационарном режиме напряжение смещения увеличивается за счет базовых токов, протекающих через Я,.

В схеме автогенератора с автотрансформаторной связью (рис. 10, в) используется последовательное питание как коллекторной, так и базовой цепи.