515_Teorija Ehlektricheskikh Tsepej

Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения

1. Мягкий режим самовозбуждения – это режим, при котором амплитуда колебаний плавно нарастает при увеличении взаимной индуктивности М от критического значения Mкр (М Mкр) и плавно уменьшается при уменьшении М от больших значений до Mкр (рис. 15.3). Мягкий режим возникает, если рабочая точка выбрана на линейном участке проходной ВАХ.

2. Жесткий режим самовозбуждения – это режим, при котором ампли-

туда колебания возникает скачком при значении M Mкрвозб, затем плавно увеличивается с увеличением М. При уменьшении М амплитуда колебания

уменьшается и при M Mкр амплитуда колебаний скачком уменьшается до 0 (рис. 15.4). Этот режим возникает, если рабочая точка выбрана на нижнем изгибе проходной ВАХ.

Рис. 15.3

Достоинства мягкого режима – плавное изменение амплитуды выходного напряжения. Недостаток – низкий КПД.

Достоинства жесткого режима – высокий КПД. Недостаток – невоз-

можность плавного регулирования амплитуды Umк выходного напряжения.

Рис. 15.4

Достоинства мягкого и жесткого режимов – можно реализовать, если в LC- генераторе с трансформаторной связью включить RC-цепь смещения. Тогда процесс самовозбуждения и режим стационарности можно объяснить графиче-

ски (рис. 15.5).

201

Замечание. Стационарный режим устойчив, если производная средней

204

Лекция 26

Обобщенная трехточечная схема генератора. RC-генераторы с лестничной обратной связью

Схема генератора приведена на рис. 15.9 а.

Цель анализа: установить соотношения между Z1,Z 2 ,Z 3.

Порядок анализа

1. Активный элемент (АЭ) сдвигает фазу напряжения U к относительно фазы U вх на 180 . Напряжение U к равно напряжению U вхос, напряжение U вх равно

напряжению U выхос .

2. Для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы цепь обратной связи сдвигала фазу напряжения U выхос на своем выходе на 180 относительно

фазы U вхос.

3. Покажем при каких соотношениях Z1 и Z 2 напряжение U вх (U выхос ) и U к (U вхос) будут сдвинуты друг относительно друга на 180 (рис. 15.9 б).

205

В этом случае имеем емкостную трехточку.

RC-генераторы с лестничной ОС

Предназначены для получения колебаний низкой частоты. Схема RC- генератора с лестничной обратной связью приведена на рис. 15.10 а.

Пояснение к схеме.

1. Rб R Rк, Cр C, Rвыхтр Rк.

2. Известно, что RC-цепь (рис. 15.10 а или б) сдвигает фазу выходного напряжения uвых относительно фазы входного напряжения uвх в пределах от 0 до – /2 или от /2 до 0 при изменении частоты от 0 до . Поэтому для получения фазового сдвига между выходным и входным напряжениями цепи ОС, равного 180 , необходимо взять, по крайней мере, три звена RC-цепи (или CRцепи).

а)

Рис. 15.10

Цель анализа: определить условие самовозбуждения, среднюю крутизну Sср* , частоту генерации г, напряжение обратной связи Um*ос и выходное напряжение Um*к в стационарном режиме.

206

Режим самовозбуждения. Операторный метод анализа Порядок анализа

1. Представим усилитель на биполярном транзисторе в виде четырехполюсника и развернем схему относительно сечений 1-1 и 2-2 (рис. 15.11).

Рис. 15.11

2. Определим передаточную функцию усилителя Hу p

3.Определим передаточную функцию цепи ОС Hос p . Для этого:

а) найдем матрицу [A] цепи ОС, которая является произведением матриц

[A1] звеньев RC-цепи.

то (см. уравнение передачи для матрицы А)

207

4. Определяем характеристическое уравнение

1 Hу p Hос p 0,

5. Определяем условие самовозбуждения, используя критерий РаусаГурвица, потребовав, чтобы определитель D был меньше нуля (D < 0) (лекция 24).

Если Rвхтр R, тогда S Rк 29.

Для определения частоты генерации г и значения выходного напряжения необходимо перейти в частотную область.

Стационарный режим работы. Анализ в частотной области Порядок анализа

3. Находим петлевое усиление

208

откуда находим частоту генерации

(рис. 15.12). Проводим прямую Sср* , определяем напряжение цепи ОС Um*ос в стационарном режиме.

Рис. 15.12

7. Зная напряжение Um*ос, определяем выходное напряжение Um*к в стационарном режиме

Um*вых Sср* Um*осRк.

RC-генератор с мостом Вина

Схема генератора, выполненная на ОУ (можно на биполярном транзисторе или другом транзисторе), приведена на рис. 15.13 а.

Цель анализа: определить условие самовозбуждения, среднюю крутизну Sср* , частоту генерации г, напряжение цепи ОС Um*ос в стационарном режиме и выходное напряжение Um*к .

209