Содержание

1. Выбор и анализ схемы автогенератора гармонического синусоидального сигнала

1. Структурная схема и условия самовозбуждения автогенераторов

2. Классификация автогенераторов гармонических сигналов

2. Расчет и моделирование усилительного каскада с резонансной нагрузкой

1. Расчет параметров резонансного контура

2. Моделирование усилительного каскада с резонансной нагрузкой

3. Анализ результатов моделирования

3. Расчет и моделирование трехточечного автогенератора синусоидального сигнала

1. Расчет параметров цепи обратной связи (ПОС)

2. Моделирование усилителя с цепью ПОС

3. Моделирование трехточечного автогенератора

4. Анализ результатов моделирования

Выводы

1. Выбор и анализ схемы автогенератора синусоидального сигнала

1. Структурная схема и условия самовозбуждения автогенераторов

Автогенератор представляет собой усилительный каскад с цепью положительной обратной связи (ПОС). В таких устройствах часть сигнала с выхода возвращается на вход по специально созданным цепям обратной связи. Цепи ПОС выполняют 2 функции: сдвиг сигнала по фазе, близкой к 0, и фильтра, пропускающего нужную частоту. Функции сдвига фазы и фильтра могут быть распределены на 2 функциональные части генератора – на усилитель и на элементы цепи положительной обратной связи, или целиком возложены на цепи ПОС.

Для создания незатухающих электромагнитных колебаний в автоколебательной системе необходимо иметь источник питания ИП, усилительный элемент УЭ, избирательную цепь ИЦ и цепь положительной обратной связи ПОС. На рис.1.1 показана структурная схема автогенератора.

Uвых

ИП

УЭ

ИЦ

ПОС

Uос

Рис.1.1 Структурная схема автогенератора

Для поддержания на выходе автогенератора незатухающих колебаний, необходимо и достаточно выполнения двух условий:

1. Условие баланса амплитуд заключается в том,что потери в ИЦ, приводящие к уменьшению амлитуды собственных колебаний, должны непрерывно компенсироваться. Это условие записывается как К_У*К_ОС=1.

2. Условие баланса фаз означает, что полный сдвиг фазы сигнала при обходе петли автоколебательной системы должен быть либо 0, либо кратен 360 градусов.

Первое условие определяет, сколько энегрии должно быть быть восполнено в автоколебательной системе. Второе определяет моменты времени восполнения энергии, то есть фазовые соотношения в автгенераторе. Названные условия выполняются с помощью УЭ и цепи ПОС и являются необходимыми и достаточными.

1.2 Классификация автогенераторов гармонических сигналов

Автогенераторы классифицируют по следующим признакам:

1. По форме выходного сигнала:

• Генераторы гармонического или синусоидального сигнала

• Релаксационных или импульсных сигналов

• Генераторы сигналов специальной формы

2. По частотному диапазону колебаний:

• Низкочастотные ( диапазон частот до 100 кГц)

• Высокочастотные (диапазон частот от 0,1 до 100 МГц)

• Сверхвысокочастотные (диапазон частот выше 100 МГц)

3. По принципу работы генераторы делятся на следующие типы:

• Стабилизированные кварцевым резонатором

• Блокинг-генераторы

• LC генераторы

• RC генераторы

2. Расче и моделирование усилительного каскада с резонансной нагрузкой

1. Расчёт параметров резонансного контура

Целью расчёта является определение номинала конденсатора С_к и индуктивности L_к (на рис.2.1.1) избирательной цепи(колебательного контура).

Определим номиналы элементов колебательного контура:

С_к= 72.34 пФ

L_к =R_н² С_к=(2кОм)² 72.34 пФ =289.37 мкГн

После определения номиналов конденсатора С_к и индуктивности L_к расчёт избирательной цепи считают законченным.

Целью моделирования является подтверждение правильности расчётов номиналов избирательной цепи для совпадения резонансной частоты контура с частотой генерации.

Соберём схему для моделирования колебательного контура (рис.2.1.1):

Рис.2.1.1 Схема для моделирования колебательного контура

При моделировании схемы пользуемся стандартными рядами значений элементов, поэтому полученные расчётным путём номиналы элементов округлены до ближайшего из предложенных значений.

Параметры источника сигнала (рис.2.1.1) не задаём, при моделировании значения изменяются в программе автоматически.

Для определения резонансной частоты колебательного контура построим его частотные характеристики (рис.2.1.2):

Рис.2.1.2 Частотные характеристики колебательного контура

Определим резонансную частоту графическим способом. Включим отображение курсоров и установим один из них в точке, соответствующей минимуму коэффициента передачи, в данном случае 1.9012 10^-3, найдём значение резонансной частоты F₀=1.1124 МГц. Сдвиг фазы сигнала на выходе колебательного контура составляет φ₀=89.89 градусов.

Значение частоты резонанса по результатам моделирования F₀=1.1124 МГц, что отличается от значения частоты генерации F_г=1.1 МГц в пределах допустимой погрешности 1% и вызвано технологическим ограничением на номинал элементов.