Режими самозбудження генератора

Якщо робоча точка знаходиться на ділянці характеристики iK(uБЕ) з найбільшою крутістю, то режим самозбудження називається м'яким.

Простежимо зміни амплітуди струму першої гармоніки залежно від величини коефіцієнта зворотний зв'язок КОС. Зміна КОС призводить до зміни кута нахилу a прямого зворотного зв'язку (рис.2)

Малюнок 2. М'який режим самозбудження

При КОС = КОС1 стан спокою стійкий і генератор не збуджується, амплітуда коливань дорівнює нулю (рис. 2 б). Величина КОС = КОС2 = ККР є граничною (критичною) між стійкістю та нестійкістю стану спокою. При КОС = КОС3 & gt; ККР стан спокою нестійкий, генератор збудиться, і величина Im1 встановиться відповідній точці А. При збільшенні КОС величина першої гармоніки вихідного струму буде плавно зростати і при КОС = КОС4 встановиться в точці Б. При зменшенні КОС амплітуда коливань буде зменшуватися за тією ж кривою і коливання зірвуться при коефіцієнті зворотний зв'язок КОС = КОС2

Порушення автогенератора відбудеться, коли коефіцієнт зворотний зв'язок перевищить величину КОС3 = КОСКР. Подальше збільшення КОС призводить до невеликого збільшення амплітуди першої гармоніки вихідного (колекторного) струму Im1 шляхом В-Г-Д. Зменшення КОС до КОС1 не призводить до зриву коливань, оскільки точки В і Б є стійкими, а точка А стійка справа. Коливання зриваються у точці А, тобто при КОС

Порівнюючи позитивні та негативні сторони розглянутих режимів самозбудження, приходимо до загального висновку: надійне самозбудження генератора забезпечує м'який режим, а економічну роботу, високий ККД та стабільнішу амплітуду коливань – жорсткий режим.

Прагнення об'єднати ці переваги призвело до ідеї використання автоматичного усунення,коли генератор збуджується при м'якому режимі самозбудження, яке робота відбувається у жорсткому режимі. Сутність автоматичного усунення розглянута нижче.

Сутність режиму полягає в тому, що для забезпечення збудження автогенератора в м'якому режимі вихідне положення робочої точки вибирається на лінійній ділянці прохідної характеристики з максимальною крутизною. Еквівалентний опір контуру вибирається таким, щоб виконували умови самозбудження. В процесі наростання амплітуди коливань режим постійного струму автоматично змінюється і в стаціонарному стані встановлюється режим роботи з відсіканням вихідного струму (струму колектора), тобто автогенератор працює в жорсткому режимі самозбудження на ділянці прохідної характеристики з малою крутістю (рис. 4).

Рисунок 4. Принцип автоматичного усунення автогенератора

Напругу автоматичного усунення отримують зазвичай за рахунок струму бази шляхом включення в ланцюг бази ланцюжка RБCБ (рис. 5).

Малюнок 5. Схема автоматичного усунення рахунок струму бази

Початкова напруга усунення забезпечується джерелом напруги ЕБ. У разі зростання амплітуди коливань збільшується напруга на резисторі RБ, створюване постійної складової базового струму IБ0. Результуюча напруга усунення (ЕБ - IБ0RБ) у своїй зменшується, прагнучи ЕБСТ.

У практичних схемах початкова напруга усунення забезпечується за допомогою базового дільника RБ1, RБ2 (рис. 6).

Малюнок 6. Автоматичне зміщення за допомогою базового дільника

У цій схемі початкова напруга зміщення

При зростанні амплітуди коливань постійна складова струму бази IБ 0 збільшується і зсув ЕБ зменшується за величиною, досягаючи значення ЕБСТвстановленому режимі. Конденсатор СБ запобігає короткому замиканню резистора RБ1 по постійному струму.

Слід зазначити, що введення у схему генератора ланцюга автоматичного усунення може призвести до явища переривчастої генерації. Причиною її виникнення є запізнення напруги автоматичного усунення щодо наростання амплітуди коливань. За великої постійної часу t = RБСБ (рис. 8.41) коливання швидко наростають, а зсув залишається практично незмінним – ЕБ.НАЧ. Далі зсув починає змінюватися і може виявитися меншим від тієї критичної величини, за якої ще виконуються умови стаціонарності, і коливання зірвуться. Після зриву коливань ємність СБ буде повільно розряджатися через RБ і зміщення знову прагнутиме ЕБ.НАЧ. Як тільки крутість стане досить великою, генератор знову збудиться. Далі процеси повторюватимуться. Таким чином, коливання періодично виникатимуть і знову зриватимуться.

Уривчасті коливання, як правило, відносяться до небажаних явищ. Тому дуже важливо розрахунок елементів ланцюга автоматичного зміщення проводити так, щоб унеможливити виникнення переривчастої генерації.

Для виключення переривчастої генерації у схемі (рис. 4) величину CБ вибирають із рівності

Автогенератор з трансформаторним зворотним зв'язком

Розглянемо спрощену схему транзисторного автогенератора гармонійних коливань із трансформаторним зворотним зв'язком (рис. 7).

Малюнок 7. Автогенератор із трансформаторним зворотним зв'язком

Призначення елементів схеми:

транзистор VT p-n-p типу, виконує роль підсилювального нелінійного елемента;

Ø коливальний контур LKCKGE задає частоту коливань генератора і забезпечує їх гармонійну форму,речова провідність GЕ характеризує втрати енергії в самому контурі та у зовнішньому навантаженні, пов'язаному з контуром;

Ø котушка LБ забезпечує позитивний зворотний зв'язок між колекторним (вихідним) і базовим (вхідним) ланцюгами, вона індуктивно пов'язана з котушкою контуру LК (коефіцієнт взаємоіндукції М);

Ø джерела живлення ЕБ та ЄК забезпечують необхідну постійну напругу на переходах транзистора для забезпечення активного режиму його роботи;

Ø конденсатор СР розділяє генератор та його навантаження по постійному струму;

Ø блокувальні конденсатори СБ1 і СБ2 шунтують джерела живлення змінного струму, виключаючи марні втрати енергії на їх внутрішніх опорах.

---