Лекция: Режимы и условия самовозбуждения ГСВ

Учебные вопросы:

1Амплитудные характеристики режимов самовозбуждения

2 Мягкий режим самовозбуждения.

3 Жесткий режим самовозбуждения.

4 Прерывистая генерация

1 Амплитудные характеристики режимов самовозбуждения

Для того чтобы более детально проследить процесс возникновения, нарастания и установления колебаний в автогенераторе, удобно воспользоваться графическим методом с помощью колебательной характеристики и линии обратной связи.

Колебательной характеристикой называется зависимость амплитуды первой гармоники коллекторного тока от амплитуды управляющего напряжения на базе транзистора Iк1 = ф(UБЭ). Вид колебательной характеристики зависит от положения рабочей точки на проходной характеристике транзистора Iк=f(eбэ).

При работе транзистора в режиме колебаний первого рода, т. е. когда рабочая точка А выбрана на середине линейного участка проходной характеристики, как показано на рис. 2.10,а, колебательная характеристика имеет выпуклую форму (рис. 2.10,6,1). При увеличении амплитуды входного напряжения амплитуда выходного тока сначала достаточно быстро возрастает вследствие постоянства крутизны Sд= const). Затем рост выходного тока замедляется из-за нелинейности нижнего и верхнего изгиба характеристики транзистора.

Если рабочая точка на переходной характеристике транзистора выбрана в области отсечки выходного тока В (режим колебаний второго рода), то колебательная характеристика начинается несколько правее нуля. Затем по мере увеличения входного (управляющего) напряжения колебательная характеристика имеет нижний изгиб, соответствующий нелинейному нижнему участку проходной характеристики и соответственно верхний изгиб (рис. 2.10,6,11).

Линией обратной связи называется графически выраженная зависимость напряжения обратной связи от тока в выходной цепи транзистора. Поскольку цепь обратной связи линейна, то линия обратной связи представляет собой прямую линию, восходящую из начала координат (рис. 2.10,в).

Чтобы проследить процесс возникновения, нарастания и установления колебаний, совместим колебательную характеристику и линию обратной связи на одном графике.

2 Мягкий режим самовозбуждения.

Мягкий режим самовозбуждения. На рис. 2.11,а амплитудная колебательная характеристика генераторов в режиме колебаний первого рода (кривая линия) и амплитудная характеристика обратной связи автогенератора (прямая линия) совмещены на одном графике. Поскольку исходная рабочая точка находится на среднем крутом участке проходной характеристики транзистора (см. рис. 2.10,а), то даже самые малые изменения напряжения на входе транзистора вызовут изменения выходного тока. А такие малые изменения напряжения в схеме имеются всегда либо за счет флуктуации носителей зарядов, либо за счет включения напряжения источника питания.

Допустим, что в контуре за счет флуктуации появился ток Ib1m (рис. 2.1 \,а). Этот ток по цепи обратной связи создает на входе напряжение возбуждения U1. Это напряжение в соответствии с колебательной характеристикой вызывает в выходной цепи ток I2. При токе I2 ,на входную цепь автогенератора в соответствии с линией обратной связи наводится напряжение U2, которое вызывает ток I3, и т. д. Последовательность нарастания колебаний показана на рис. 2.11 ,а стрелками. Так, колебания в контуре будут нарастать до значения, определяемого точкой В пересечения колебательной характеристики и линии обратной связи. Точка В соответствует режиму установившихся колебаний: в выходной цепи протекает ток Iуст, на участке база — эмиттер создается напряжение U уст. В точке В выполняется баланс амплитуд, и в автогенераторе устанавливаются устойчивые колебания.

Действительно, если на (выходе автогенератора ток уменьшился до значения I3, то он через цепь обратной связи будет создавать на входе напряжение U3 и колебания снова возрастут до установившегося значения. Если же за счет внешнего воздействия ток в контуре увеличится, например, до значения Iv, то потери в контуре оказываются больше и напряжение на вход по цепи обратной связи наведено меньше. Колебания уменьшаются до установившегося значения.

Из рассмотренного следует, что на участке, где колебательная характеристика проходит над линией связи, пополнения больше потерь и колебания нарастают. На участке, где колебательная характеристика ниже линии обратной связи, пополнения меньше потерь и колебания уменьшаются. В точке В пересечения амплитудных характеристик пополнения равны потерям.

Таким образом, в режиме колебаний первого рода колебания в автогенераторе возникают после включения источника питания самостоятельно и нарастают до установившегося значения плавно , мягко. Поэтому такой режим колебаний называют мягким режимом самовозбуждения.

3 Жесткий режим самовозбуждения.

Жесткий режим самовозбуждения. Если рабочая точка на проходной характеристике транзистора выбрана в области отсечки выходного тока, колебательная характеристика пересекается с линией обратной связи в двух точках, как показано на рис. 2.11,б.

В области 1 кривая проходит под прямой — это значит, как было показано выше, что потери в контуре превышают пополнения энергии и колебания не возникают. В области 2 кривая проходит над прямой — это значит, что потери в контуре меньше, чем пополнения, и колебания могут нарастать. Из этого видно, что в режиме колебаний второго рода колебания автоматически, от флуктуации, возникнуть не могут (участок 0—1 на рис. 2.11,б). Для возникновения колебаний в автогенераторе в режиме колебаний второго рода необходимо во входную цепь транзистора подать напряжение значительной амплитуды UB03б>Uн Только после этого резкого, жесткого внешнего скачка напряжения колебания возникают и быстро нарастают. Отсюда и режим самовозбуждения называется жестким. Колебания нарастают до установившегося значения, соответствующего точке В устойчивых колебаний.