14.2 Автогенератор с трансформаторной обратной связью

Электрическая схема высокочастотного автогенератора гармонических колебаний с трансформаторной обратной связью показана на рис. 14.3. Эту схему принято называть классической. Основу генератора составляет резонансный усилитель с колебательным контуром LC, катушка которого индуктивно связана с катушкой обратной связи L_ос, выполняющей роль четырехполюсника обратной связи. Величина взаимоиндукции между ка

тушками равна М. Для обеспечения положительной обратной связи катушки L и L_ос должны быть включены встречно (показано точками на рис. 14.3).

При инженерных расчетах автогенератора может быть полезен тот факт, что величина коэффициента обратной связи γ_ос численно равна коэффициенту связи k_св двух магнитно-связанных катушек L и L_ос при величине взаимной индукции М:

γ_ос = k_св = .

Частично включенный колебательный контур LC последовательно включен в нагрузочную цепь биполярного транзистора p-n-p-типа c общим эмиттером. Резистор R_Э блокирован конденсатором C_Э для устранения отрицательной обратной связи по переменному току. Резисторы R2_, R1 обеспечивают необходимое начальное положение рабочей точки. Конденсатор С_р является разделительным. Фильтр R_ф, C_ф в цепи питания препятствует проникновению токов рабочих частот в источник питания, исключая тем самым возможность паразитных связей между каскадами устройства по цепям питания.

Исходное положение рабочей точки А (рис. 14.4) на входной характеристике транзистора обеспечивает возможно большее значение крутизны транзистора , необходимое для выполнения условия самовозбуждения S R_экв γ_ос > 1, при этом в системе возникают автоколебания. По мере их роста начинается отсечка базового тока, что приводит к появлению постоянной составляющей тока, которая заряжает конденсатор С_р, смещая рабочую точку влево до тех пор (положение С), пока величина крутизны не снизится до значения, удовлетворяющего условию стационарного режима работы.

Мягкий и жесткий режимы работы автогенератора

Применительно к автогенераторным устройствам существуют два понятия: мягкий режим работы, жесткий режим работы. Сделаем пояснения с помощью рис. 14.4.

Предположим, что рабочая точка на входной характеристике может занимать либо позицию А, либо позицию С. В первом случае, как было пояснено выше, после пуска генератора в нем плавно, начиная с нуля, колебания нарастают до стационарного уровня. Такой режим работы получил название «мягкий». Положительным качеством такого режима является простота запуска, недостатком – низкий коэффициент полезного действия.

При положении рабочей точки в позиции С генератору необходим внешний толчок для возбуждения в нем колебаний. Этот режим работы получил название «жесткий». Положительным качеством такого режима является высокий коэффициент полезного действия (ток в коллекторной цепи транзистора протекает лишь половину периода, как в режиме класса В), недостатком – сложность возбуждения в нем колебаний.

В автогенераторе, собранном по схеме рис. 14.3, перемещение рабочей точки из положения А в положение С происходит автоматически, что обеспечивает ему два полезных качества:

• легкий и плавный запуск;

• высокий коэффициент полезного действия в стационарном режиме.

Несмотря на несинусоидальную форму тока в выходной цепи транзистора, форма U_вых близка к синусоидальной, так как контур хорошо фильтрует высшие гармоники. Поэтому в схемах высокочастотных генераторов обычно не применяют специальных методов регулирования выходного сигнала усилителя, а выходное напряжение U_вых снимают непосредственно с контура.