Условия самовозбуждения автогенераторов

Генераторы сигналов

  1. Генераторы гармонических колебаний – это устройства, преобразующие энергию источника постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний синусоидальной формы требуемой частоты и мощности.
  2. Генераторы классифицируются:

a) В зависимости от частоты:

Ø Низкочастотные (0,01 – 100 кГц);

Ø Высокочастотные (0,1 – 100 МГц);

Ø Сверхвысокочастотные > 100 МГц;

b) В зависимости от способа возбуждения:

Ø С независимым возбуждением;

Ø С самовозбуждением (автогенераторы);

Условия самовозбуждения автогенераторов

Структурная схема автогенератора имеет вид:

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Состоит из усилителя с коэффициентом усиления Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru и звена положительной обратной связи Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Коэффициенты Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru и Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru зависят от частоты и являются комплексными числами.

В качестве звеньев ОС используются частотно зависимые цепи: LC-контуры, либо RC-четырехполюсники.

Если Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru и Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru представляют колебания синусоидальной формы, то устойчивый стационарный режим, при котором амплитуды Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru возможен при условии Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru – условие самовозбуждения. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Действительно: Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Откуда следует: Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

где Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru и Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru – модули коэффициентов усиления,

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru и Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru – аргументы этих коэффициентов.

Равенство Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru = 1 выполняется при следующих условиях:

1) Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

2) Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

где Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Условие 1 называется условием баланса амплитуд. Оно соответствует тому, что потери энергии в автогенераторе восполняются звеном ПОС от источника питания.

Условие 2 называется условием баланса фаз. Оно свидетельствует о наличии положительной обратной связи.

Определим зависимости частоты возбуждаемых колебаний и формы выходного напряжения автогенератора от его параметров.

Схема LC-генератора на ОУ

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

По первому закону Кирхгофа Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Т. к. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Это дифференциальные уравнения затухающих колебаний.

Введем обозначения:

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru и Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru , тогда Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Это дифференциальное уравнение имеет решение:

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Возможны три характерных случая:

  1. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru , т. е. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Амплитуда выходного сигнала падает по экспоненциальному закону. Колебания затухающие.

  1. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru , Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Возникают устойчивые синусоидальные колебания с частотой Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru :

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

  1. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru , т. е. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Амплитуда выходного напряжения нарастает по экспоненциальному закону.

Вывод: самовозбуждение при включении питания возможно только при условии Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru Для того, чтобы колебание было синусоидальным, необходимо в дальнейшем осуществить регулировку Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru . Т. е., чтобы Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Существуют два режима самовозбуждения:

  1. «Мягкий».
  2. «Жесткий».

При «мягком» режиме возбуждения Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru в момент включения источника питания. Случайно возникающее возмущение усиливается и через цепь ОС подается опять на вход в фазе со входным. Происходит лавинообразный процесс нарастания выходного сигнала. Когда Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru перегрузится (режим насыщения), Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru будет уменьшаться, пока не станет равным Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

При «жестком» режиме Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru в момент включения питания. Для возбуждения Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru необходимо дополнительный сигнал. Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru тогда Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru .

Условия самовозбуждения автогенераторов - student2.ru

Наши рекомендации