Генерирование электрических колебаний.

Все генераторы делят на: генераторы с самовозбуждением - автогенераторы, генераторы с внешним возбуждением – резонансные усилители, работающие в режиме больших амплитуд с отсечкой тока.

А втогенераторы –

Это устройства, в которых самопроизвольно возникают колебания. Общая схема:

- комплексный коэффициент усиления, комплексный коэффициент обратной связи, получаем цепь с положительной обратной связью.

Р – мощность передаваемая системы вход-выход по обратной связи, Р_f – мощность, сообщаемая системе ( нелинейный вид графика говорит о нелинейном характере усиления). Точка А на графике – это амплитуда установившихся колебаний (амплитуда с выхода на вход одна и та же) Параметры колебаний определяются из ДУ, описывающего физическую суть процесса, или из условия баланса фаз или амплитуд.

Генерирование гармонических колебаний.

Необходимо в систему внести избирательное устройство, которое будет создавать условие, при котором колебания с выхода на вход будут подавать в фазе только одной частоте (частоте генерирования), тогда Общая схема:

Р азорвем обратную связь и составим равнения: ; φ_К+φ_β=0, 2π, … 2πn – условие баланса фаз. Kβ>1 – условие нарастания колебаний, когда колебания с выхода на вход идет в фазе и амплитуда постоянна: Kβ=1 – условие баланса амплитуд в установившемся режиме.

Генратор с индуктивной обратной связью.

Р ассмотрим схему по переменной составляющей, т.е. источник питания и источник смещения замкнуты на блокировочные емкости.

U a – напряжение на нелинейном элементе, U_k – напряжение контура. Из законов Кирхгофа: i_a=i₁+i₂; U_k+U_a=0 →U_a=-U_k; → ; поставляем в выражение для токов: . Ток через активный элемент определяется: , где R_i- внутреннее сопротивление нелинейного элемента, S – крутизна нелинейного элемента. - ЭДС взаимоиндукции, подставляем в выражение для тока i_a. . Приравниваем два выражения для тока i₂: → . Делим на LC: . Введем обозначения для этого уравнения: , . Решение в виде , где . А₀ и φ₀ – амплитуда и фаза.

Найдем α – коэффициент затухания: . Рассмотрим случаи, когда: 1) М=0, α>0 – колебаний в автогенераторе нет, условие затухания; 2) , положительная связь, - колебания нарастают. В начальный момент времени S=S₀ – крутизна в рабочей точке; - уравнение возбуждения колебаний в автогенераторе: 1) чем больше S₀ и R_i (усиление), тем проще возбудить колебания; 2) чем больше потери r, тем сложнее возбудить колебания.

Установившийся режим генератора. Основа квазилинейного метода.

, S – крутизна, с увеличение амплитуды колебаний меняется, S – зависит от рабочей точки, поэтому ДУ нелинейно.

Установившийся режим – это режим работы автогенератора при постоянной амплитуде колебаний. За счет нелинейного ВАХ нелинейного элемента на его выходе появляются высшие гармоники основной частоты, т.к. после стоит колебательный контур. Q>>1 – добротность колебательного контура. R на резонансной частоте велико, а на всех остальных частотах мало, поэтому высшими гармониками на выходе можно пренебречь, т.е. система ведет себя как бы линейно, т.е. на выходе гармонические колебания.

Основа квазилинейного метода: в установившемся режиме автогенератора его можно считать линейной системой. Тогда крутизна S=S_СР – средняя крутизна, которая определяется амплитудой токов и напряжений: , где I₁ – амплитуда первой гармоники выходного тока, U_m – амплитуда колебаний в установившемся режиме. Тогда заменяем S в уравнении на S_СР, поэтому затухания практически равно нулю. - условие установившихся колебаний. Условие возбуждения колебаний: .