определяющая форму импульса тока, деформируется, становясь несимметричной относительно своего максимального значения. Асимметрия объясняется тем, что для высших гармоник тока колебательная цепь представляет собой почти чисто реактивное, а для первой гармоники - активное сопротивления; добавочные напряжения от высших гармоник имеют начальную фазу 90° (при нулевой начальной фазе напряжения от первой гармоники).

Асимметрия импульса электронного тока, в свою очередь, приводит к некоторому сдвигу фазы первой гармоники тока относительно первой гармоники возбуждающего напряжения. В результате отношение /i к Е-, т. е. средняя крутизна Sp, становится комплексной величиной. Ясно, что чем выше добротность колебательной цепи, тем ближе напряжения к гармоническим и тем слабее влияние высших гармоник на частоту генерации.

В автогенераторах с обычными колебательными контурами относительная поправка к частоте, обусловленная влиянием высших гармоник, порядка 10-4-10-

Инерция электронов существенно влияет только в автогенераторах, работающих на очень высоких частотах, когда время пролета электроном междуэлектродных промежутков оказывается соизмеримым с периодом колебания. В результате получается значительный фазовый сдвиг между первой гармоникой тока и напряжением на входе электронного прибора, который следует учитывать при построении цепи обратной связи.

9.4. МЯГКИЙ И ЖЕСТКИЙ РЕЖИМЫ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ

Вернемся к рис. 9.6 и выясним поведение автогенератора при изменении коэффициента обратной связи. При ослаблении связи наклон линии И растет, и при накотором критическом значении /Сое. обращающем неравенство (9.13) в равенство возникновение колебаний невозможно. Линия связи, соответствующая критической обратной связи, занимает положение ОВ.

Если в автогенераторе с индуктивной обратной связью и колебательной характеристикой, показанной на рис. 9.6, плавно увеличивать М, то начиная с критического значения /Икр амплитуда стационарного колебания будет плавно возрастать, как показано на рис. 9.8. Такой режим самовозбуждения называется мягким. Из сказанного следует, что для получения мягкого режима необходимо, чтобы колебательная характеристика выходила из нулевой точки и имела достаточно большой наклон в области малых амплитуд. Все эти требования выполняются при использовании автоматического смещения.

При использовании принудительного (внешнего) смещения колебательная характеристика принимает вид, показанный на рис. 9.9. Для возникнове-

0 м,

Placet £бх

Рис. 9,8. Зависимость стационарной амплитуды от обратной связи при мягком режиме

Рис. 9.9. Колебательная характеристика, соответствующая жесткому режиму

Рис. 9.10. Зависимость стационарной амплитуды от обратной связи при жестком режиме

7кнт ния колебаний в данном случае требуется

очень сильная обратная связь (линия OA, взаимоиндукция Mj). После того как колебания установились, связь можно ослабить до значения М., при котором линия связи занимает положение ОВ. При дальнейшем ослаблении связи колебания срываются. Для восстановления колебаний М Рис. 9.11. К вопросу об устойчи- иУио увеличить до значения М, соот-вости генерации при жестком ре- ветствующего ЛИНИИ связи OA. Такой жиме режим самовозбуждения называется ж е-

с т к и м.

Зависимость стационарной амплитуды 1 от М при жестком режиме показана на рис. 9.10, причем стрелками обозначено направление изменения М.

Если принудительное напряжение смещения настолько велико, что колебательная характеристика начинается не с нуля (рис. 9.11), то никакое увеличение обратной связи не способно вызвать автоколебания. Если же вызвать колебания с помощью внешнего воздействия, то при достаточно сильной обратной связи колебания могут существовать и после прекращения воздействия. Из двух точек пересечения линий I и II точка С является устойчивой, а точка D - неустойчивой (имеется в виду динамическая устойчивость, т. е. устойчивость генерации). Это означает, что при небольших случайных отклонениях амплитуды тока в контуре около точки С система возвращается в исходное состояние, сколь же угодно малое отклонение амплитуды в районе точки D прогрессивно возрастает и переводит амплитуду /„ц. либо в устойчивую точку С, либо в точку О (соответствующую статической устойчивости). Доказательство неустойчивости точки D аналогично доказательству устойчивости точки С, приведенному в предыдущем параграфе.

9.5. ПРИМЕРЫ СХЕМ АВТОГЕНЕРАТОРОВ

На рис. 9.12-9.14 представлены три разновидности схем одноконтурных автогенераторов, различающихся лишь цепями обратной связи. Схема с индуктивной (трансформаторной) обратной связью (рис. 9.12) уже рассматривалась в § 9.2 (см. рис. 9.3, а). Схему с кондуктивной (автотрансформаторной) обратной связью (рис. 9.13) и схему с емкостной обратной связью (рис. 9.14) часто называют трехточечными: усилительный прибор подключается к трем точкам контура к, э п б.

В схемах на рис. 9.12 и 9.13 емкости Сдд блокировочных конденсаторов обычно настолько велики, что по высокой частоте точку э практически можно считать соединенной с эмиттером накоротко. Так как эмиттеры заземлены, то точки э являются точками нулевого потенциала.

Избирательный четырехполюсник и четырехполюсник обратной связи, показанные на рис. 9.1, в рассматриваемых простейших генераторах совмещены в одном колебательном контуре. Входными зажимами этого четырехполюсника являются точки к и 5, к которым подключены коллектор и эмиттер а выходными - точки б и э подключения базы и эмиттера. Таким образом, показанные на рис. 9.12-9.14 схемы можно заменить одной схемой (рис. 9.15). Источники энергии на этой схеме не показаны.

В рассматриваемых простейших схемах частота генерации близка к резонансной частоте контура. На этой частоте падение напряжения на контуре U„g совпадает (или почти совпадает) по фазе с током I„i, а последний - с напряжением Ugg. Замечаем, что напряжение направлено, как и ток I„i

--С5Э Р

- +

Рис. 9.12. Автогенератор с трансформаторной обратной связью

Рис. 9.13. Автогенератор с автотрансформаторной обратной связью

Рис. 9.14. Автогенератор с емкостной обратной связью

ВО внешней цепи, от эмиттера к коллектору. Если напряжение на выходе четырехполюсника обратной связи будет в фазе с U[o, то оно окажется в противофазе с исходным напряжением У}. Из этого следует, что аргумент коэффициента обратной связи Кос О) Т- е. фазовый сдвиг в четырехполюснике обратной связи, должен быть близок к 180°. К этому результату можно также прийти с помощью следующих рассуждений: одноконтурный резонансный усилитель поворачивает фазу усиливаемого колебания на 180°, следовательно, для поддержания автоколебания напряжение, подаваемое по цепи обратной связи с выхода на вход, должно получить дополнительный сдвиг на 180°. Нетрудно проследить, как обеспечивается это требование в схемах на рис. 9.12 и 9.13: в схеме с трансформаторной обратной связью (см. рис. 9.12) сдвиг фазы на 180° получается при правильном подключении катушки Lg к зажимам база-эмиттер. Модуль коэффициента обратной связи

(9.20)

В автотрансформаторной схеме (см. рис. 9.13) требуемая фазировка достигается съемом напряжения обратной связи с катушки индуктивности Lga. входящей в емкостную ветвь контура. При резонансе токи в индуктивной и емкостной ветвях контура равны по амплитуде и противоположны по направлению. Следовательно, индуктивности 1„э и Lgg обтекаются одним и тем же контурным током и образуют делитель напряжений. По отношению к эмиттеру, подключенному к промежуточной точке контура, напряжения, снимаемые с катушек и Lgg, находятся в противофазе.

Модуль коэффициента обратной связи

/Coc=W„a- (9-21)

Резонансная частота колебательного контура в автогенераторе с кондуктивной трехточечной схемой

,-1/К(£,з + бэ)С„.

(9.22)

Наконец, для схемы с емкостной обратной связью (см. рис. 9.14)

бэ>

(9.23)

Рис. 9.15. Схема замещения одноконтурного автогенератора