Электронные генераторы синусоидальных колебаний

Электронным генератором называется устройство, преобразующее энергию постоянного тока в периодические электрические колебания требуемой мощности, частоты и формы. Имеется много разновидностей схем генераторов си­нусоидальных колебаний. Генераторы для частот от не­скольких десятков килогерц и выше содержат LС-контуры, а генераторы для низких частот, как правило, RС-фильтры. В генераторах c LС-контурами исполь­зуются индуктивные катушки и конденсаторы. Автогенератор — формирователь ко­лебаний — представляет собой один или несколько уси­лительных каскадов с цепями положительной частотно-зависимой обратной связи; схемы обратной связи содер­жат колебательные цепи.

Автогенератор с трансформаторной связью показан на рис. 31.1.

рис. 31.1. Колебательный контур, состоящий из катушки Lк и конденсатора С, является коллекторной нагрузкой тран­зистора VI. Индуктивная связь между выходом и входом усилителя обеспечивается катушкой Lб, присоеди­ненной к базе транзистора. Элементы R₁, R₂, Rэ, Сэ предназначены для обеспечения

необходимого режима работы по постоянному току и его термостабилизации. Благодаря конденсатору С₁, обладающему малым со­противлением на частоте генерации, создается цепь для переменной составляющей тока между базой и эмиттером транзистора. Точ­ками обозначены начала об­моток Lб и Lк поскольку необходимо соблюсти условие баланса фаз. Работа автогенератора начинается при включении ис­точника Ек. Начальный импульс тока возбуждает в контуре LкС колебания с частотой ω= 1/√ Lк С, которые могли бы прекра­титься из-за тепловых потерь энергии в активном сопротивлении ка­тушки и конденсатора. Но поскольку между катушками Lб и Lк имеется индуктивная связь, в базовой цепи возникнет переменный ток , совпадающий по фазе с током коллекторной цепи (условие баланса фаз обеспе­чивается правильным включением концов обмотки Lб ). Усилен­ные колебания передаются из контура снова в базовую цепь, и раз­мах колебаний постепенно нарастает, достигая заданного значения. Увеличение амплитуды колебаний объясняется превышением коли­чества поступающей энергия над теряемой, а последующее установ­ление определенного (неизменного) размаха колебаний обусловлено уменьшением коэффициента усиления каскада вследствие перераспределения значений коэффициента усиления и коэффициента поло­жительной обратной связи и установления динамического равнове­сия между притоком энергии и ее потерями при данной амплитуде колебаний.

Условие баланса амплитуд состоит в том, что поте­ри в контуре и нагрузке непрерывно пополняются за счет источника питания. Условие баланса фаз соблю­дается, если приток энергии совершается синхронно с изменением знака напряжения на контуре; например, в каскаде с транзистором, включенным по схеме сОЭ, фазы входного и выходного сигналов взаимно сдвину­ты на 180° . Поэтому концы катушки Lб надо подклю­чить так, чтобы входные и выходные колебания совпа­дали по фазе.

Регулирование частоты генерируемого напряжения производится изменением емкости С или индуктивности Lк,.