82. Генераторы гармонических колебаний типа rc

Электронным генератором является устройство, содержащее в качестве основного элемента электронную лампу или полупроводниковый триод и преобразующее энергию постоянного тока в энергию электрических колебаний необходимых формы и частоты.

Электронные генераторы разделяются на генераторы гармонических колебаний и генераторы релаксационных колебаний.

Генераторы типа LС являются основным узлом передающих радиостанций и радиоприемников; они применяются в составе приборов, предназначенных для налаживания и настройки электронных устройств,

служат для создания электрических колебаний, используемых при геофизической разведке. В схему генератора этого типа обязательно входит параллельный колебательный контур.

Рис. 84. Принципиальная схема генератора типа LС

В схеме простейшего генератора (рис. 84) в цепи сетки лампы действуют постоянное напряжение U_c0 и переменное напряжение u_c1 = U_c1  cos ωt, а в анодной цепи – постоянное напряжение источника U_а.н.

В случае работы лампы с непрерывным анодным током этот ток содержит постоянную составляющую I_а0 и переменную составляющую I_а1 cos ωt, совпадающую по фазе с переменным напряжением на сетке.

При работе лампы с отсечками тока анодный ток содержит, кроме постоянной составляющей I_а0, переменные составляющие с частотой сеточного напряжения I_а1 cos ωt и более высокими частотами:

I_а2 cos 2ω t ... I_аn cos nωt .

Как известно, при настройке колебательного контура на частоту f₀ его сопротивление имеет максимальную величину Z₀ = R₀  для тока этой частоты. Сопротивление контура при частоте nf₀  (в n раз большей резонансной) составляет:

где d – затухание контура.

Для постоянной составляющей анодного тока сопротивление контура практически равно нулю.

При колебаниях с непрерывной кривой анодного тока переменная составляющая этого тока создает на контуре напряжение u = I_а1R₀  cos ω₀t. В других режимах, несмотря на протекание анодного тока в виде синусоидальных импульсов, напряжение на контуре изменяется непрерывно. Оно определяется первой гармонической составляющей анодного тока. Высшие гармонические составляющие напряжения на контуре практически не создают, так как сопротивление контура для них очень мало. Поэтому на контуре создается гармоническое напряжение частоты.

Попеременное напряжение заданной частоты f₀  можно подавать на сетку лампы генератора от постороннего источника гармонических колебаний или из анодной цепи этой же лампы. От постороннего источника напряжение подается в генераторах независимого возбуждения, являющихся, по сути дела, резонансными усилителями мощности, а из анодной цепи – в генераторах с самовозбуждением или в автогенераторах.

83. Генераторы с самовозбуждением на полупроводниковых триодах

В автогенераторах на полупроводниковых триодах используют обратную связь по току. Самовозбуждение генератора возможно, только если коэффициент усиления по мощности полупроводникового триода на данной частоте больше 1.

Самовозбуждение легко получить в генераторах типа LС, собранных по схеме с общим основанием или общим эмиттером, причем у генератора, собранного по схеме с общим основанием, напряжение на выходе должно совпадать по фазе с напряжением на входе, а у генератора с общим эмиттером эти напряжения должны находиться в противофазе.

При работе на высокой частоте параметры полупроводникового триода становятся комплексными величинами вследствие влияния собственной емкости р‑n‑переходов и других причин. Поэтому меняются фазовые соотношения между токами эмиттера и коллектора.

В этом случае цепь обратной связи должна быть построена таким образом, чтобы создавать сдвиг по фазе между выходным током триода и выходным током цепи обратной связи, равный по величине и противоположный по знаку сдвигу фаз между входным и выходным токами триода.

На рисунке 85 приведены две схемы генераторов с самовозбуждением, построенные на полупроводниковых триодах с общим эмиттером.

Положительный постоянный потенциал на эмиттере и отрицательный на коллекторе относительно основания создаются путем подбора сопротивлений R₃, R₂, R₁.

В схеме (рис. 85а) параллельный контур L₁C₁ представляет собой нагрузку в цепи коллектора, а в схеме (рис. 85б) те же элементы L₁ и C₁ образуют последовательный контур.

Соотношение емкостей‑конденсаторов С₂ и С₃ определяет величину напряжения обратной связи. Эти генераторы создают колебания с частотой до 2 мГц.

Генерируемая частота у них зависит от напряжения источника питания и изменяется на 0,01% у генератора, собранного по первой схеме, и на 0,001% у генератора, собранного по второй схеме, при изменении напряжения на 1 В.

Рис. 85. Схемы генераторов на полупроводниковых триодах:

а) с параллельным контуром;

б) с последовательным контуром