Паразитные колебания в генераторе

С внешним возбуждением

Из материала предшествующего раздела следует, что для устранения самовозбуждения на частоте близкой к рабочей существуют достаточно эффективные средства. Однако эти средства не исключают вероятность самовозбуждения на частотах значительно отличающихся от рабочей. Более того, включение в схему элементов нейтрализации может способствовать возникновению самовозбуждения, определённому ранее как «паразитные колебания».

Появление паразитных колебаний связано главным образом с очень сложной колебательной системой, образуемой паразитными индуктивностями проводников, выводов элементов схемы, а также паразитными емкостями между элементами и их ёмкостями относительно «земли». Как правило, паразитные индуктивности и ёмкости слабо связаны с нагрузочными цепями генератора и поэтому имеют высокую добротность, что способствует выполнению условий самовозбуждения.

Исследовать все возможные варианты возникновения паразитных

колебаний задача совершенно не реальная. Однако есть наиболее характерные и часто встречающиеся случаи, которые целесообразно рассмотреть.

Практика эксплуатации радиопередающих устройств показала, что паразитные колебания очень часто возникают в мощных генераторах при параллельном, или двухтактном включении генераторных ламп.

Рассмотрим первый пример, соответствующий параллельному соединению ламп (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4а иллюстрирует схему паразитной колебательной системы, образованной междуэлектродными ёмкостями ламп и индуктивностями соединительных шин. Три индуктивности на этом рисунке соединены звездой. Если пересчитать их в соединение треугольником, получим эквивалентную схему трёхконтурного автогенератора (рисунок 6.4в).

Рисунок 6.4 – Эквивалентные схемы паразитных колебаний

при параллельном включении ламп

Паразитные колебания в такой схеме возникают по двухтактному варианту. При этом точки схемы, лежащие на оси симметрии , эквипотенциальны, и их можно соединить, как показано на рисунке 6.4б.

Если контуры, образованные индуктивностями L2 и L3, на некоторой частоте обладают индуктивной реакцией, а контур с L1 – ёмкостной, то в схеме такого автогенератора будут выполнены условия баланса фаз. При высокой добротности контуров вероятность выполнения баланса амплитуд также достаточно велика. Автоколебания возникнут на частоте значительно превышающей рабочую, т.к. паразитные индуктивности и ёмкости схемы достаточно малы. Аналогичные условия могут возникнуть и в случае, когда контуры с L2 и L3 обладают ёмкостной реакцией, а контур с L1- индуктивной.

Для борьбы с паразитными колебаниями такого вида, в соединительные шины генератора включаются антипаразитные LR- цепочки, как показано на рисунке 6.5а.

Индуктивность L обычно содержит два – три витка, или даже представ-ляет собой отрезок шины, закорачивающий резистор R (см. рисунок 6.5б).

Рисунок 6.5 – Антипаразитные цепи

Принцип действия антипаразитных цепей заключается в следующем. Токи рабочей частоты генератора протекают по индуктивности, сопротивление которой для них ничтожно мало. Поэтому резистор R не оказывает никакого влияния на работу генератора. На частоте паразитных колебаний L представляет собой значительное сопротивление, и для токов этой частоты остаётся только путь через резистор R. В результате, в паразитный контур вносится значительное затухание, нарушающее баланс амплитуд, и паразитные колебания не возникают.

Другой характерный пример возникновения паразитных колебаний связан с самовозбуждением двухтактного усилителя мощности по однотактной схеме. Для выяснения такой возможности, воспользуемся более полной схемой двухтактного ГВВ, представленной на рисунке 6.6а.

Рисунок 6.6 – Возбуждение паразитных колебаний в двухтактной схеме

При возбуждении однотактных колебаний в двухтактной схеме, все точки схемы симметрично расположенные относительно оси - эквипотенциальны.Поэтому, для таких колебаний схема может быть сложена по оси , как показано на рисунке 6.6б. Если два контура, образовавшихся на входе и выходе, обладают индуктивной реакцией на частоте вероятного самовозбуждения, то в эквивалентной схеме выполняется условие баланса фаз, а при достаточной добротности контуров выполнится и условие баланса амплитуд. Схема превращается в автогенератор, частота колебаний которого будет значительно ниже рабочей, т.к. емкость эквивалентного контура С = 2(Сас + 2CN)=4 Сас, а индуктивности в основном определяются большими индуктивностями блокировочных дросселей (Lбл) в цепях питания генератора. Как видно из эквивалентной схемы, нейтродинные конденсаторы в этом случае вдвое увеличивают проходную ёмкость и ток обратной связи, облегчая тем самым возникновение паразитных колебаний.

Чтобы не допустить паразитные колебания этого вида, приходится увеличивать потери в блокировочных дросселях. С этой целью их шунтируют резисторами R, либо их обмотки выполняют из проводников с большими потерями на высокой частоте (из железа или стали).

Самовозбуждение и паразитные колебания рассмотренных типов имеют место и в транзисторных генераторах; аналогичны и методы борьбы с ними.

Не удаётся применить только схемы нейтрализации, поскольку междуэлектродные ёмкости транзисторов существенно зависят от приложенного напряжения и сохранить баланс нейтродинного моста при меняющемся уровне сигнала практически не возможно.

Зависимость междуэлектродных ёмкостей от приложенного напряжения приводит также к специфическим для транзисторных генераторов «параметрическим» паразитным колебаниям. Такие колебания возникают на субгармониках частоты возбуждения. Подробнее об условиях возникновения параметрических колебаний можно познакомиться в [4].