Краткие сведения из теории. Автогенератором гармонических колебаний называют устройство

Автогенератором гармонических колебаний называют устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию электрических колебаний синусоидальной формы требуемой частоты и мощности. На практике автогенераторы находят широкое применение в радиотехнике, автоматике и телемеханике, в вычислительной технике и т. п. В состав автогенератора (рис. 1) входит усилитель с коэффициентом усиления k и цепь положительной обратной связи с коэффициентом обратной связи β.

Рисунок 1 – Структурная схема автогенератора

Рисунок 2 – Частотная характеристика усилителя

В качестве усилителя, как правило, используют избирательный усилитель с LC – фильтром, основной характеристикой которого является зависимость коэффициента усиления от частоты сигнала на его входе (рис. 2).

Коэффициент усиления такого усилителя максимален при совпадении частоты входного сигнала с частотой резонанса колебательного контура. Для превращения данного усилителя в автогенератор необходимо ввести положительную обратную связь.

На рис. 3 приведена принципиальная схема транзисторного автогенератора с трансформаторной обратной связью, которая осуществляется с помощью катушки L₁.

Катушка L₂ имеет магнитную связь с L₁ и образует с конденсатором C₂ колебательный контур. Конденсаторы C₁, C₃, C₄ служат для разделения переменной и постоянной составляющих сигнала. Конденсатор C₅ совместно с резистором R₄ составляют нагрузку генератора. Резисторы R₁, R₂, R₃ обеспечивают требуемый режим работы транзистора по постоянному току.

Рисунок 3 – Схема испытаний

При включении источника питания E_с в колебательном контуре L₂ ‑ C₂ появятся слабые колебания с частотой . В отсутствие положительной обратной связи они должны прекратится (затухать) из-за активных потерь энергии в этом контуре. Но появившийся в контуре колебательный ток вызовет небольшое напряжение U_вх на

катушке L₁, которое усилит базовый ток и, как следствие, ток коллектора и контура. Таким образом, для нормальной работы автогенератора полярность напряжения на L₁ должна быть такой, чтобы ток базы, усиленный транзистором, способствовал увеличению тока в колебательном контуре. При этом более всего усиливается составляющая тока с частотой , на которой коэффициент усиления транзисторного каскада (см. рис. 2) максимален.

Увеличение тока в колебательном контуре будет происходить только до определенной величины. Это объясняется следующим: из-за нелинейности характеристик транзистора с увеличением сигнала в базовой цепи уменьшается коэффициент усиления каскада, и в некоторый момент произведения коэффициентов β и k становится равным единице. При выполнении данного условия в автогенераторе усиливается режим стационарных колебаний, амплитуда и частота которых будут неизменными. Амплитуда колебаний в установившемся режиме определяется величиной ЭДС источника питания, коэффициентом β, параметрами транзистора и колебательного контура.