A lágy üzemmód előnye a könnyű használat, mivel az áramforrás bekapcsolása után azonnal automatikusan megtörténik az oszcilláció. A lágy üzemmód hátránya a kimeneti áramkör alacsony hatásfoka, mivel az oszcillátor stacionárius állapotban az első típusú rezgésekkel működik.

Kemény öngerjesztési mód esetén a kimeneti áramkör hatékonysága magas, de ez jelentős kényelmetlenséget jelent a működés során: a generátor gerjesztéséhez még egy önoszcillátorra van szükség a másodosztályú oszcilláció elindításához. .

A két öngerjesztési mód előnyeinek – a könnyű használat nagy hatékonysággal – kombinálásához és a hátrányok megszabadulásához használhat egy áramköri megoldást: alkalmazzon automatikus előfeszítést az oszcillátoráramkörben, amint az ábra mutatja.

Ebben az áramkörben a bekapcsolás pillanatában az R1R2 osztó feszültségével rendelkező tranzisztor áteresztő karakterisztikájának kezdeti működési pontja a karakterisztika közepén van beállítva. Az oszcillációk lágyan keletkeznek, az első típusú rezgések módjában, azaz a nulláról. A rezgések amplitúdójának növekedésével a kimeneti áram amplitúdója növekszik, ami előfeszítő feszültséget hoz létre az R3 ellenálláson, ami a működési pontot balra tolja el a levágási tartományba, amint az ábra mutatja. 2.10, a. Így az oszcilláció automatikusan megtörténik, és állandósult állapotban az oszcillátor a második típusú rezgésként működik nagy hatásfokkal.

A rezgési karakterisztika meredekségét a Ko.s visszacsatolási együttható értéke határozza meg. ábrán. 2.12 mutatja a visszacsatoló vonal helyzetét különböző visszacsatolási együtthatók esetén.

Itt látható, hogy a visszacsatolás csökkenésével az állandósult állapotú rezgések amplitúdója csökken Uset2

4 Nem folytonos generálás

Szakaszos generáció. A működési pont állandósult állapotban lévő helyzete határozza meg a tranzisztor működési módját, és ezáltal az oszcillátor paramétereit. És a működési pont előre meghatározott helyzetbe állításához helyesen kell kiválasztani az R3C3 eltolás elemeit. Ha az automatikus előfeszítési ellenállást a szükségesnél nagyobbra választjuk, akkor az előfeszítési feszültség megnő, és a működési pontot még balra tolja el a levágási tartományban (2.13. ábra).

A kollektoráram amplitúdója csökken, és nem lesz elegendő a rezgések fenntartásához, azok leállnak.

Az áramkör rezgésének megszűnése után a tranzisztor zárva van, a kollektoráram nem folyik. Zárt állapotban a tranzisztort a bázis és az emitter közé kapcsolt Ce kondenzátor feszültsége tartja. A generálás során a kondenzátort az emitteráram töltötte fel. A rezgések leállása után ez az áram eltűnik, és a kondenzátor nem töltődik fel, hanem éppen ellenkezőleg, az R3 ellenálláson keresztül kisütni kezd. Az előfeszítési feszültség exponenciálisan csökken (2.1Z. ábra 2-3. szakasza). A tranzisztor karakterisztikájának működési pontja jobbra tolódik el. Abban a pillanatban, amikor a működési pont a karakterisztika olyan szakaszában van, hogy a kollektoráram elegendő az áramkör összes veszteségének pótlására, azaz az amplitúdóegyensúly megtörténik, ismét rezgések lépnek fel. Felemelkednek és újra zuhannak. Így az oszcillációk előfordulásának, növekedésének és lebomlásának folyamata megismétlődik. Az oszcillátor szakaszos generálási módban fog működni. A kimeneten rádióimpulzusokat kapnak, amelyek ismétlési periódusát a ReSe paraméterek határozzák meg. A nem folyamatos generálást rádióimpulzusok vételére használják.

Tanulmányi kérdések:

1Az öngerjesztési módok amplitúdójellemzői

4 Nem folytonos generálás

1 Az öngerjesztési módok amplitúdójellemzői

Az önoszcillátorban történő rezgések előfordulásának, növekedésének és létrejöttének folyamatának részletesebb nyomon követése érdekében célszerű a grafikus módszert használni egy oszcillációs karakterisztika és egy visszacsatoló vonal segítségével.

Rezgési jellemzők A kollektoráram első harmonikusának amplitúdójának az Ik1 \u003d f (UBE) tranzisztor alapján lévő vezérlőfeszültség amplitúdójától való függésének nevezzük. Az oszcillációs karakterisztika típusa attól függ, hogy az Ik = f (ebe) tranzisztor áthaladási karakterisztikáján a működési pont hol helyezkedik el.

Amikor a tranzisztor az első típusú oszcillációs üzemmódban működik, azaz amikor az A működési pontot az áramlási karakterisztika lineáris szakaszának közepén választjuk, amint az az 1. ábrán látható. 2.10, a, az oszcillációs karakterisztika konvex alakú (2.10,6,1 ábra). A bemeneti feszültség amplitúdójának növekedésével a kimeneti áram amplitúdója először meglehetősen gyorsan növekszik a meredekség állandósága miatt Sd = const). Ezután a kimeneti áram növekedése lelassul a tranzisztor jellemzőinek alsó és felső hajlításának nemlinearitása miatt.

Ha a tranzisztor tranziens karakterisztikáján a működési pontot a B kimeneti áram levágási tartományában választjuk ki (második típusú rezgésmód), akkor az oszcillációs karakterisztika valamivel a nullától jobbra kezdődik. Ekkor a bemeneti (vezérlő) feszültség növekedésével az oszcillációs karakterisztika az áramlási karakterisztika nemlineáris alsó szakaszának megfelelő alsó hajlítással és ennek megfelelően felső hajlítással rendelkezik (2.10.,6,11. ábra).

visszacsatoló vonal a visszacsatoló feszültség grafikusan kifejezett függését a tranzisztor kimeneti áramkörének áramától. Mivel a visszacsatoló áramkör lineáris, ezért a visszacsatoló vonal az origóból felszálló egyenes (2.10. ábra, c).

Az ingadozások előfordulásának, növekedésének és létrejöttének folyamatának nyomon követéséhez ugyanazon a grafikonon kombináljuk az oszcillációs karakterisztikát és a visszacsatoló vonalat.

2 Az öngerjesztés lágy módja.

Lágy öngerjesztő mód. ábrán. 2.11, valamint az első típusú rezgésmódú generátorok amplitúdó-oszcillációs karakterisztikája (görbe vonal) és az önoszcillátor visszacsatolási amplitúdója (egyenes) egy grafikonon egyesül. Mivel a kezdeti működési pont a tranzisztor áteresztőkarakterisztikájának középső meredek szakaszán van (lásd 2.10. ábra, a), a tranzisztor bemenetén a legkisebb feszültségváltozások is változást okoznak a kimeneti áramban. És az ilyen kis feszültségváltozások az áramkörben mindig jelen vannak vagy a töltéshordozók ingadozása miatt, vagy az áramforrás feszültségének bekapcsolása miatt.

Tegyük fel, hogy az áramkörben az ingadozások miatt Ib1m áram jelent meg (2.1. ábra \, a). Ez a visszacsatoló áram U1 gerjesztő feszültséget hoz létre a bemeneten. Ez a feszültség az oszcillációs karakterisztikának megfelelően I2 áramot indukál a kimeneti áramkörben. Az I2 áramnál az oszcillátor bemeneti áramkörén a visszacsatoló vezetéknek megfelelően U2 feszültség indukálódik, ami I3 áramot stb. 2.11, de nyilakkal. Így az áramkörben az oszcillációk olyan értékre növekednek, amelyet a lengéskarakterisztika és a visszacsatoló vonal metszéspontjának B pontja határoz meg. A B pont az állandó rezgések módjának felel meg: a kimeneti áramkörben Iset áram folyik, az alap-emitter szakaszban Uset feszültség jön létre. A B pontban az amplitúdók kiegyenlítődnek, és az oszcillátorban stabil rezgések jönnek létre.

Valóban, ha at (az oszcillátor kimenetén az áram I3 értékre csökkent, akkor a visszacsatoló áramkörön keresztül U3 feszültséget hoz létre a bemeneten, és a rezgések ismét állandó értékre nőnek. Ha külső hatás hatására , az áramkörben az áramerősség megnő például az Iv értékre, ekkor az áramkörben a veszteségek nagyobbak, és a visszacsatoló áramkörön keresztüli bemenet feszültsége kisebb. A rezgések állandó értékre csökkennek.

A fentiekből következik, hogy azon a szakaszon, ahol az oszcillációs karakterisztika átmegy a kommunikációs vonalon, nagyobbak az utánpótlások, mint a veszteségek, és nőnek az oszcillációk. Azon a szakaszon, ahol az oszcillációs karakterisztika a visszacsatoló vonal alatt van, az utánpótlások kisebbek, mint a veszteségek, és az oszcilláció csökken. A B pontban az utánpótlás amplitúdójellemzőinek metszéspontjai egyenlők a veszteségekkel.

Így az első típusú rezgésmódban az oszcillátorban az áramforrás bekapcsolása után egymástól függetlenül keletkeznek a rezgések, és simán, finoman állandó értékre nőnek. Ezért ezt a rezgésmódot az öngerjesztés lágy módjának nevezik.

3 Az öngerjesztés kemény módja.

Az öngerjesztés kemény módja. Ha a tranzisztor áteresztőkarakterisztikáján a működési pontot a kimeneti áramlezárás tartományában választjuk meg, akkor az oszcillációs karakterisztika két pontban metszi a visszacsatoló vonalat, amint az az ábrán látható. 2.11b.

Az 1. tartományban a görbe egy egyenes alatt halad – ez azt jelenti, ahogy fentebb is látható volt, hogy az áramkör veszteségei meghaladják az energia-utánpótlást, és nem fordulnak elő rezgések. A 2. tartományban a görbe egy egyenesen halad át - ez azt jelenti, hogy az áramkörben a veszteségek kisebbek, mint az összeadások, és az oszcillációk növekedhetnek. Ebből látható, hogy a második típusú oszcilláció módban nem keletkezhetnek automatikusan, ingadozásokból származó rezgések (2.11. ábra 0-1 szakasza, b). Ahhoz, hogy az önoszcillátorban a második típusú rezgések üzemmódjában oszcilláció léphessen fel, jelentős UB03b>Un amplitúdójú feszültséget kell a tranzisztor bemeneti áramkörére alkalmazni. Csak ezt követően éles, kemény külső feszültséglökések ingadozása lép fel és gyorsan növekszik. Ezért az öngerjesztési módot keménynek nevezik. Az oszcillációk a stabil rezgések B pontjának megfelelő állandó értékre nőnek.

Ha egy induktív visszacsatolású és oszcillációs karakterisztikával rendelkező oszcillátorban simán növeljük az M értéket, akkor az M cr kritikus értéktől kezdve az álló rezgés amplitúdója fokozatosan növekszik.

Ezt az öngerjesztési módot könnyűnek nevezik.

Az egyszerű mód eléréséhez szükséges, hogy az oszcillációs karakterisztika elhagyja a nulla pontot, és kellően nagy meredekséggel kell rendelkeznie a kis amplitúdók tartományában. Mindezen követelmények teljesülnek az automatikus eltolás használatakor. Kényszerített (külső) előfeszítés esetén az oszcillációs karakterisztika a következőképpen alakul:

Az oszcillációk előfordulásához ebben az esetben egy nagyon erős Visszacsatolás(OA vonal, kölcsönös indukció M 1).

Az oszcillációk létrejötte után a kapcsolat gyengíthető M 2 értékig, amelynél a kommunikációs vonal az OB pozícióit elfoglalja. A kapcsolat további gyengülésével az oszcillációk megszakadnak. Az OA kommunikációs vonalnak megfelelő M ingadozásainak helyreállítása. Ezt az öngerjesztési módot keménynek nevezik.

A szinkronizációs rendszerek célja, osztályozása és felépítésének elvei.

A legtöbb esetben normál működés különféle rendszerek Az információ továbbítása megköveteli az adó- és vevőberendezés működésének bizonyos szinkronizálását. Ez a funkció általában speciális szinkronizálási rendszerekhez van rendelve. Zajtűrésük és az átviteli rendszer egészének minősége a zajtűréstől és munkájuk minőségétől függ. A szinkronizáló rendszerek speciális szinkronjeleket állítanak elő a vevő oldalon, szinkronban az adó oldalon keletkező megfelelő jelekkel, figyelembe véve a jelek átviteli csatornán történő terjedése során fellépő torzulásokat.

A szinkronizációs rendszerek előtt álló feladatok teljes választéka két nagy csoportra osztható: különböző típusú kapcsolóeszközök szinkronizálása a jelek időosztásának biztosítása érdekében (a csatorna időosztásával rendelkező rendszerekben), a vevő és feldolgozó eszközök működésének szinkronizálása. zajtűrő képességük növelése érdekében (véletlen paraméterű jelek vételekor).

A valódi átviteli csatornák változó paraméterekkel rendelkező csatornák.

A véletlenszerű paraméterekkel rendelkező jelek optimális vételéhez az ilyen jelek jelentős paramétereinek (frekvencia, késleltetési idő, fázis) értékelése (mérése) szükséges. Ezek a mérések a szinkronizációs rendszerekhez vannak rendelve.

A szinkronizációs rendszereket különféle kritériumok szerint osztályozzák. Az átviteli rendszerekben a szinkronizálás minden gyakorlati feladatát három szinkronrendszer látja el: nagyfrekvenciás, elemenkénti (órajel), csoportos szinkronizációs rendszer.

A nagyfrekvenciás szinkronizálás problémája általában elődetektoros korrelációs jelfeldolgozás alkalmazásakor merül fel. Ebben az esetben a vételi ponton nagyfrekvenciás jelek mintáit kell beszerezni, amelyek frekvenciáinak bármikor meg kell egyeznie a vett jelek vivőinek vagy alvivőinek frekvenciáival, vagy közel kell lenniük ahhoz. Koherens feldolgozás esetén ennek az egyenlőségnek a fázisig teljesülnie kell.

Az elemenkénti (óra) szinkronizálás feladata, hogy a vevő oldalon biztosítsa a legkisebb rögzítendő időintervallumnak megfelelő, az adó oldalon kialakított elemi jelek időhatárainak rögzítését. Az ilyen jelek létrehozása szükséges lehet a jelek optimális utódetektoros feldolgozásához és a jelek csatornáikon keresztüli elválasztásához.

Az analóg átviteli rendszerekben az ilyen elemi jelek általában csatornaintervallumok (az egy csatornán keresztüli átvitelhez kiosztott időintervallumok), digitális rendszerekben pedig elemi információs szimbólumok.

A csoportszinkronizálásnak biztosítania kell bizonyos csoportok időhatárainak rögzítését, elemi jelek, például szavak, ciklusok, keretek stb.

Egyes rendszerekben mindhárom ilyen típusú alrendszer működhet egyidejűleg.

A nagyfrekvenciás és elemenkénti szinkronizálás szinkronjelei általában periodikus felépítésűek. A csoportszinkronizációs jelek lehetnek periodikusak és véletlenszerű adatfolyamot is alkothatnak. A ciklikus és periodikus lekérdezéssel rendelkező digitális átviteli rendszerekben, amikor mindhárom szinkronizálási típus működhet, az összes ilyen szinkronizálási típus frekvenciája egymás többszöröseként választható ki.

Például minden keret (löketcsoport) n 1 szót tartalmaz, minden szó n 2 szimbólumból áll, és minden szimbólum csak a nagyfrekvenciás vivő vagy alvivő n 3 periódusáig tart. Ebben az esetben a keretszinkronizálás beállítása után minden típusú szinkronizálás elvégezhető.

Generátor osztályozás

Generátor olyan eszköz, amely egy forrásból származó energiát alakít át egyenáram bizonyos paraméterekkel az elektromágneses rezgések energiájába.

A fő oszcillációs paraméterek a következők: amplitúdó, frekvencia és alak.

A generátorokkal szemben támasztott fő követelmény a működésének stabilitása destabilizáló tényezők hatására, azaz a generált rezgések paramétereinek stabilitása.

A generátorokat széles körben használják a kommunikációs technológiában. Használják tesztjelek, szinkronizációs jelek, szervizjelek, referencia oszcillációk stb.

A generátorok feltételes grafikus ábrázolása az 1. ábrán látható.

1. ábra - A generátorok feltételes grafikus jelölése: a) harmonikus rezgések, b) sorozatok téglalap alakú impulzusok, c) fűrészfog impulzusok sorozatai.

A generátorok osztályozása a 2. ábrán látható.

elektromos Olyan generátorok, amelyek az egyenáramú forrás energiáját közvetlenül rezgési energiává alakítják át.

Elektromechanikus olyan generátorok, amelyekben a generált rezgések frekvenciáját egyes anyagok (kvarclemez) mechanikai rezgésének frekvenciája határozza meg.

A generátorokban belső izgalom vagy azzal öngerjesztés az oszcillációkat belső áramforrás generálja.

2. ábra - A generátorok osztályozása

A generátorokban külső gerjesztés az oszcillációk képzése a bemenetére belépő másik rezgésből történik (frekvencia szorzás és osztás).

Relaxációs generátorok vagy multivibrátorok nem harmonikus formájú formarezgéseket (téglalap, háromszög, fűrészfogú, harang alakú stb. impulzusok sorozata).

Harmonikus vagy kvázi-harmonikus generátorok harmonikus formájú rezgéseket alkotnak.

NÁL NÉL RC- generátorok Az RC szűrőket szelektív áramkörként használják.

NÁL NÉL LC- generátorok párhuzamost használjuk választó áramkörként oszcillációs áramkör.

NÁL NÉL pontról pontraLC- generátorok az oszcilláló áramkör két ponttal kapcsolódik az erősítő elemhez, és be hárompontosLC- oszcillátorok? három pont.

Általánosított szerkezeti séma harmonikus oszcillátor

Építsünk fel egy harmonikus önoszcillátor általánosított szerkezeti diagramját. Mivel ez egy autogenerátor, ezért belső áramforrással (IP) kell rendelkeznie.A harmonikus rezgések kialakításához a generátornak tartalmaznia kell egy áramkört, amelyben rezgések léphetnek fel. Az ilyen áramkör egy oszcillációs áramkör, amely egyben a választási kör (EC) funkcióit is ellátja. A választási lánc határozza meg a generált rezgések gyakoriságát és azok alakját. Az oszcillációs kör oszcillációinak fellépése szempontjából ez elég, de az oszcillációs áramkör passzív áramkör, ezért pozitív aktív ellenállása Rc. Ennek az ellenállásnak, valamint az Rн terhelés ellenállásának jelenlétében, amelybe a rezgéseket táplálják, a generátor által generált rezgések csillapításra kerülnek. Ezért egy negatív aktív ellenállású elemet kell beépíteni az oszcillátor áramkörbe, mint tudod, a negatív aktív ellenállású elem forrás. váltakozó áram, ezért aktív (erősítő) elem (AE). A Rue erősítőelem ellenállásának teljes mértékben kompenzálnia kell a generátor passzív áramköreiben és a terhelésben keletkező összes energiaveszteséget. Az oszcillátor összetételébe egy áramkört is be kell vonni, amelynek segítségével a generátor kimenetéből származó rezgések egy része az erősítő elembe kerül a veszteségek kompenzálására, azaz visszacsatoló áramkörre (OS) van szükség . Ez az áramkör is passzív, és pozitív Roc aktív ellenállással rendelkezik. Így kapunk egy harmonikus önoszcillátor általánosított szerkezeti diagramját (3. ábra).

3. ábra - Harmonikus önoszcillátor általánosított blokkvázlata

Az autogenerátor álló üzemmódjában a generátor passzív elemeinek pozitív aktív ellenállását és a terhelést teljes mértékben kompenzálni kell az erősítő elem negatív ellenállásával, pl.

Ric+Roc+Rn— Rue=0 (1)

Az oszcillátorban lévő rezgések gerjesztésének folyamata

Tekintsük az önoszcillátorban lévő rezgések gerjesztésének folyamatát (3. ábra). Az áramforrás bekapcsolásakor az oszcillátor áramkörökben áramingadozások (ingadozási zaj) figyelhetők meg. Ennek a zajnak a spektruma minden frekvencián tartalmaz komponenseket. Ebből a spektrumból szelektív áramkörrel leválasztják az fg generálási frekvenciájú komponenst. Az MC kimenetén keletkező rezgés a visszacsatoló áramkörön keresztül jut be az erősítő elembe, ahol az oszcilláció felerősödik, ami visszamegy az MC-be stb. Az oszcillációs amplitúdó egy bizonyos pontig növekszik, utána stabilizálódik, és a a rezgések gyakorisága és alakja is stabilizálódik. Az oszcillátor működése során két üzemmódot különböztetnek meg: tranziens és álló. átmeneti mód A generátor működése a generátor bekapcsolásának pillanatától az oszcillációs paraméterek stabilizálásáig tart. Álló üzemmód a működés az oszcillációs paraméterek stabilizálódásának pillanatától a generátor kikapcsolásáig tart (4. ábra).

4. ábra - Az oszcillátor működési módjai

Az oszcillátor öngerjesztésének feltételei

Az oszcillátor öngerjesztésének feltételeinek meghatározásához figyelembe kell venni az egyenletét.

Az oszcillátor átviteli együtthatóját a kifejezés határozza meg

Kp=Kus? Kos (2)

ahol Kp az oszcillátor átviteli együttható komplex értéke;

Kus az erősítő erősítésének komplex értéke;

Kos a visszacsatolási együttható komplex értéke.

Ha a visszacsatoló hurok nyitva van, akkor az erősítés kifejezése így fog kinézni

Kus= hmkijárat/ hmban ben=Kuse jjbajusz (3)

ahol Um in az erősítő bemeneti feszültségének komplex amplitúdója;

Um out az erősítő kimeneti feszültségének komplex amplitúdója;

Kus - erősítés modul:

j us az erősítő modul argumentuma.

Az erősítési modulus egyenlő

Cus=hmkijárat/ hmban ben (4)

j us figyelembe veszi az erősítő bemeneti és kimeneti feszültsége közötti fáziseltolódást. A 3. ábrán látható módon az erősítő tartalmaz egy erősítő elemet és egy szelektív áramkört. Tegyük fel, hogy választási rendszerként egy Rres ellenállású párhuzamos oszcillációs áramkört használunk. Akkor

hmkijárat= Im 1 ? Rvágott (5)

hol vagyok 1? az erősítő elem kimenő áramának első harmonikusának amplitúdója.

Az Im 1 és az Um között van egy kapcsolat, amelyet a kifejezés határoz meg

Im 1 = SHázasodik? hmban ben (6)

ahol Sav az erősítő elem áram-feszültség karakterisztikájának átlagos meredeksége

Az Im 1 értéket (6)-ból (5)-be behelyettesítve kapjuk

hmkijárat= SHázasodik? hmban ben? Rvágott (7)

Ekkor az erősítő erősítésének modulja (4) és (7) figyelembevételével egyenlő lesz

Cus=hmkijárat/ hmban ben= SHázasodik? hmban ben? Rvágott/hmban ben= SHázasodik? Rvágott(8)

Figyelembe véve, hogy j us egyenlő lesz

jbajusz=jue+ jitz (9)

ahol j ue az erősítő elem által bevezetett fáziseltolás;

j ts - a szelektív áramkör által bevezetett fáziseltolás.

A (3), (8) és (9) kifejezéseket figyelembe véve az erősítő erősítése egyenlő lesz

Kus= SHázasodik? Rvágotte j (jue+jitz) (10)

A visszacsatolási hurok nyeresége az

Zsinór \u003d Um in x / Um out \u003d Braid e j joc (11)

ahol Kos a visszacsatoló áramkör átviteli együtthatójának modulja;

j os a visszacsatoló hurok erősítésének modulusának argumentuma.

j oc figyelembe veszi a visszacsatoló áramkör bemeneti és kimeneti feszültségei közötti fáziseltolódást.

Így a (2), (10) és (11) kifejezések alapján lehetséges az önoszcillátor átviteli együtthatója stacionárius üzemmódban (konstans paraméterekkel) felírni szinuszos rezgések generálásakor.

Kp=Kus? Kos= SHázasodik? Rvágott? Kose j (jue+jic+jos)=1 (12)

A (12) kifejezés az oszcillátor egyenlet. Ezen egyenlet szerint az oszcillátor átviteli együtthatójának stacionárius üzemmódban egységgel kell egyenlőnek lennie.

Az oszcillátor egyenlet az oszcillátor öngerjesztésének feltételeit fejezi ki.

1. Amplitúdó egyensúlyi feltétel

Kp= SHázasodik? Rvágott? Kos=1 (13)

A generátor zárt gyűrűjében az átviteli együtthatónak egynek kell lennie. Vagyis a generátor passzív elemeire és a terhelésre fordított összes energiát teljes mértékben kompenzálni kell az erősítő elem utánpótlási energiájával.

Az amplitúdóegyensúly feltétele határozza meg a stacionárius oszcilláció amplitúdóját.

2. Fázisegyensúly állapota

jbajusz=jue+ jitz+ jos=0 vagy k2 p, aholk=1, 2, 3, … (14)

Az oszcillátor zárt gyűrűjében a teljes fáziseltolásnak nullának vagy 2 többszörösének kell lenniep (360 ° ). Azaz az erősítő elem utánpótlási energiáját a már meglévő rezgésekkel fázisban kell táplálni. Ennek a feltételnek a teljesítéséhez az oszcillátor visszacsatoló áramkörének kell lennie pozitív. Mivel a legtöbb önoszcillátorban a fázisegyensúly feltétele csak egy frekvencián teljesül, ez a feltétel határozza meg a generálási frekvenciát.

Autogenerátor öngerjesztési módok

Az erősítőelem elektródáihoz táplált állandó tápfeszültség értékétől és a KOS együtthatótól függően az öngerjesztés két módja lehetséges: lágy és kemény.

Nál nél lágy öngerjesztő mód az erősítő elem áram-feszültség karakterisztikájának lineáris metszetére állítjuk be a működési pont (A) helyzetét (5. ábra). Ebben az esetben az erősítő elem kezdeti üzemmódja a kimeneti áram lekapcsolása nélkül biztosított. Ebben az üzemmódban az öngerjesztés még a bemeneti feszültség enyhe változásainál is előfordul, ami mindig megfigyelhető a töltéshordozók ingadozása miatt. Így az erősítő elem kimenetén a bemeneti feszültség enyhe változása esetén is azonnal fellépnek az oszcillációk, ami ennek az öngerjesztő módnak az előnye. Az oszcillációs amplitúdó a generátor kimenetén egyenletesen növekszik. Álló üzemmódban az erősítő elem lekapcsolás nélkül vagy a kimeneti áram megszakításával működhet, a második esetben pedig a Q kimeneti áram levágási szöge (a kimeneti áramimpulzus időtartamának fele) nagyobb, mint 90°. A levágás hiánya vagy a nagy vágási szög a generátor teljesítménytényezőjének (COP) csökkenéséhez vezet, ami ennek az üzemmódnak a hátránya.

5. ábra - Az öngerjesztés lágy módját magyarázó diagramok

Nál nél kemény öngerjesztő mód a működési pont helyzete az erősítő elem áram-feszültség karakterisztikán kívülre van állítva (6. ábra). Ez oda vezet, hogy az erősítő elem folyamatosan a kimenőáram-lekapcsolási módban működik, aminek következtében az elem kimenetén csak akkor jelentkeznek rezgések, ha a bemeneti feszültség amplitúdója u(t) meghalad egy bizonyos U n értéket. Ha ezt az értéket (u(t)?U n) túllépjük, az erősítőelem kiold, és a kimenetén rezgések jelennek meg. Ráadásul ezeknek az oszcillációknak az amplitúdója gyorsan növekszik. Hátrány, hogy az erősítőelem bemenetén bizonyos feszültségre van szükség ahhoz, hogy rezgések megjelenjenek a kimenetén. nehéz fokozatöngerjesztés.

NÁL NÉL ezt a módotöngerjesztés esetén a kimeneti áram vágási szöge kisebb, mint 90°. A kis vágási szög jelenléte növeli a generátor hatékonyságát, ami ennek az üzemmódnak az előnye.

6. ábra - Az öngerjesztés kemény módját magyarázó diagramok

Mint látható, az öngerjesztés lágy üzemmódjának megvannak azok az előnyei, amelyek a kemény módnak nem, a kemény módnak pedig olyan előnyei vannak, amelyek a lágy módnak nincsenek. Ezért a gyakorlatban bizonyos típusú generátorokban (különösen az LC-generátorokban) mindkét üzemmódot használják: amikor a generátor be van kapcsolva és tranziens üzemmódban, a generátor lágy öngerjesztő üzemmódban működik, és kapcsoláskor. álló üzemmódba kapcsolva a generátor kemény öngerjesztő üzemmódba kerül.

Az oszcillátor jellemzői

Rezgési jellemzők az Im 1 erősítőelem kimeneti árama első harmonikusának amplitúdójának függését az Um in bemeneti feszültség amplitúdójától U 0 állandó előfeszítési feszültség és nyitott visszacsatoló áramkör mellett.

Ezek a jellemzők nem lineárisak, mivel az erősítő elem nem lineáris, és a generátor öngerjesztési módjától függenek. A 7. a ábra a generátor oszcillációs karakterisztikáját mutatja öngerjesztés lágy üzemmódjában, a 7. ábra b? az öngerjesztés kemény módjában.

7. ábra - Az oszcillátor oszcillációs jellemzői

Visszajelzési vonalak az Um out visszacsatoló áramkör kimeneti feszültségének függése az Im 1 bemeneti áram első harmonikusának amplitúdójától.

Mivel a visszacsatoló áramkör kimeneti feszültsége az erősítő elem bemeneti feszültsége, a visszacsatoló áramkör bemeneti árama pedig az erősítő kimeneti árama, kényelmesebb a visszacsatoló vonalakat az erősítőhöz viszonyítva ábrázolni az erősítő függőségeként. az erősítő elem bemeneti feszültsége a kimeneti áram első harmonikusának amplitúdóján (8. ábra).

8. ábra - Visszacsatoló vonalak

A visszacsatoló vonalak lineáris kapcsolatot fejeznek ki, mivel a visszacsatoló áramkör egy lineáris áramkör. A vonalak meredeksége a Kos visszacsatolási együtthatótól függ. Minél nagyobb Kos, azaz minél erősebb a visszacsatolás, annál kisebb a dőlésszög az Um tengelyhez képest például a 8. ábrán: Kos 1<Кос 2 <Кос 3 .

A stacionárius rezgés amplitúdójának meghatározása

Az 1.6. bekezdésből következik, hogy az oszcillátorban egyidejűleg léteznek lineáris (visszacsatoló vonalak) és nemlineáris (oszcillációs jellemzők) függőségek. Az autogenerátor stacionárius üzemmódjában az Um in feszültségamplitúdónak és az erősítő elem Im 1 áramának megfelelő amplitúdójának egyidejűleg ki kell elégítenie ezt a két függőséget. Ez csak az oszcillációs karakterisztika és a visszacsatoló vonal metszéspontjain lehetséges. Tekintsük a stacionárius rezgés amplitúdójának meghatározásának folyamatát különféle öngerjesztési módokban.

Az öngerjesztés lágy módja.

Az oszcillátorban végbemenő folyamatok elemzéséhez mindkét karakterisztikáját ugyanabban a koordinátatengelyben és ugyanabban a léptékben szerkesztjük (9. ábra).

Az ábrán két visszacsatolási vonal látható a különböző Kos 1 és Kos 2 és Kos 1 visszacsatolási együtthatókhoz<Кос 2 . При Кос 1 колебания отсутствуют, т. к. колебательная характеристика и линия обратной связи имеют одну общую точку 0, а значит Um вх =0 и Im 1 =0. При Кос 2 колебательная характеристика и линия обратной связи имеет две общие точки 0 и В. Поскольку, как отмечалось выше, в точке 0 колебания не возможны, то устойчивые колебания возможны только в точке В при напряжении равном Um вхВ и соответствующем ему током Im 1В. Точка В является stabil egyensúlyi pontés megfelel a generátor álló üzemmódjának. A stabil egyensúlyi ponton egyensúly van az erősítő elem utánpótlási energiája és a veszteségek energiája között. A generátor erre a pontra jut el az öngerjesztés folyamatában. Különböző destabilizáló tényezők generátorra gyakorolt ​​hatásának eredményeként az kiléphet a stabil egyensúlyi állapotból, de az oszcillációk amplitúdója hajlamos visszatérni a stabil egyensúlyi pontra. Vegye figyelembe az autogenerátorban végbemenő folyamatokat ebben az esetben.

Tegyük fel, hogy az erősítőelem bemeneti feszültsége Um in értékre csökkent. Ez a feszültség Im 1 C áramot okoz a generátor kimeneti áramkörében. Ez az áram a visszacsatolás miatt megnöveli az elem bemeneti feszültségét Um-re D-ben, és ez viszont az áram Im 1 D-re történő növekedéséhez vezet. Ez az áram feszültségnövekedéshez vezet, stb. Ez addig tart, amíg a rezgések amplitúdója el nem éri a B pont értékeit. Ha az oszcillációk amplitúdója destabilizáló tényezők hatására Um inE értékre nő, akkor a fordított folyamat megy végbe, azaz az im 1 E áram, amelyet ez a feszültség okoz, a visszacsatolás következtében Um in feszültség csökkenéséhez vezet, stb., amíg az oszcillációs amplitúdó ismét vissza nem tér a B pont értékére.

Az öngerjesztés kemény módja.

Ebben az üzemmódban az oszcillációs karakterisztika és a visszacsatoló vonal három közös ponttal rendelkezik: 0, A és B (10. ábra).

10. ábra A stacionárius rezgés amplitúdójának meghatározása kemény üzemmódban

A 0 pontban rezgések nem létezhetnek. Elemezzük az A pontot. Ha az erősítő elem bemenetén az oszcilláció amplitúdóját Um-re csökkentjük C-ben, akkor az Im 1C kimeneti áramkörben áram keletkezik, ami viszont az Um in feszültség csökkenéséhez vezet, ez a feszültség az Im 1 áram csökkenésére stb., amíg a rezgések ki nem halnak. Ha az erősítő elem bemenetén a feszültség Um értékre nő D-ben, akkor a rezgések amplitúdója a B pont értékére nő. Így az A pont instabil egyensúlyi pont, ezen a ponton létezhetnek oszcillációk, de ha amplitúdójuk megváltozik, akkor vagy elhalnak, vagy megnő az amplitúdójuk. Ha elemezzük a B pontot, akkor ez egy stabil egyensúlyi pont lesz.