Для определения соотношений между ri, Cj, Tj, исходим из передаточной функции четырехполюсника обратной связи:

Кое -

Г2+ 1 /шС.2

(/i + l/;wCi) +

Г2 + 1 /imCj

----. (9.59)

В данном случае частота, на которой возможна генерация, определяет-

ся условием

откуда

где Tj и Т2 - постоянные времени цепей соответственно riC, и Г2 С2.

Обычно применяются одинаковые резисторы (г, = Гз) и конденсаторы (С, = С2). При этом = Т2 = т, частота генерации cOj, = 1/т и выражение (9.59) принимает вид

Кос 0«) = -

/Сое и

3-)-1 (oj/Wp - (Ор/со)

= Кое(со)е><°

Фп,.

"1/9 + ((0/Мг -Wr/(fl)

; Фос И -arctg (1/3) (со/сор-со,/со).

Графики модуля и аргумента функции Кое при выбранных параметрах представлены на рис. 9.38. Существенно, что на любой частоте генерации /Сое (Шр) = 1/3 = const. Независимость Кос от частоты со,, обеспечивающая неизменность режима работы генератора во всем частотном диапазоне, подтверждает целесообразность выбора г, = Гг, Ci = Cj. При Q = Cj упрощается, кроме того, конструкция спаренного конденсатора переменной емкости, используемого для плавной перестройки генератора.

Преимуществом рассматриваемой схемы перед схемой, показанной на рис. 9.35, является также меньшее число перестраиваемых элементов.

Существуют и другие разновидности схем /?С-генераторов, однако приведенных примеров достаточно для уяснения принципа построения автогенераторов с апериодическими цепями нагрузки и обратной связи.

"21 I

Рис. 9.37. Двухкаскадный вариант /?С-гене-ратора

Pnci 9.38. Амплитудно- и фазо-частотная характеристики четырехполюсника обратной связи п схеме на рис. 9.37

к качеству конденсаторов и резисторов, входящих в четырехполюсник обратной связи любого /?С-генератора, необходимо предъявлять жесткие требования, так как нестабильность R или С при изменении температуры приводит к изменению частоты генератора. Конденсаторы должны иметь высокое сопротивление изоляции (малую утечку), так как в противном случае в области очень низких частот шунтирующее действие утечки будет влиять на фазовые соотношения в четырехполюснике.

Остановимся на некоторых особенностях механизма ограничения амплитуды автоколебания в /?С-генераторе. Этот вопрос тесно свя.зан с вопросом о фюрме генерируемых колебаний.

В рассмотренных ранее LC-автогенераторах ограничение обусловлено уменьшением крутизны Sep при увеличении амплитуды колебаний; стационарный режим наступает, когда коэффициент усиления уменьшается до значения Ку = УКас- Однако в данном случае нельзя допускать установления значительной амплитуды, так как это неизбежно приведет к искажению формы генерируемых колебании за счет ааявлеегетя гзрш(гт rc7i3. х9(Угл/г-г/ге <?г генераторов с колебательным контуром в /?С-генераторах отсутствует достаточно сильная фильтрация высших гармоник. Таким образом, получается противоречие между требованием неискаженной формы колебаний (малые амплитуды) и требованием надежного ограничения (большие амплитуды). Для устранения этого противоречия в РС-генераторы обычно вводят инерционную нелинейность в виде терморезистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от степени нагрева проходящим через него током. В качестве терморезистора может быть использована обыкновенная лампа накаливания.

Включение терморезистора показано на рис. 9.35 и 9.37. Подразумевается, что обратная связь, обусловленная введением в схему R, отрицательна. Например, в транзисторном усилителе с ОЭ резистор R включается в цепь эмиттера.

Отрицательная обратная связь (по току) частично компенсирует положительную обратную связь, осуществляемую с помощью четырехполюсника Кос (*)- Действительно, в рассматриваемом примере напряжение, создаваемое на /?, переменной составляющей коллекторного тока, направлено от эмиттера к заземленной шине, а напряжение положительной обратной связи - от базы к этой шине (см. рис. 9.35). Следовательно, результирующая разность потенциалов база - эмиттер является разностью между вторым и первым напряжениями. Коэффициент обратной связи /Сое, понимаемый как отношение результирующего напряжения база - эмиттер к напряжению коллектор - эмиттер, зависит от При увеличении амплитуды колебания и соответственно тока через терморезистор его сопротивление /?( увеличивается и /Сое уменьшается. При уменьшении амплитуды колебания, наоборот, R уменьшается и /Сое возрастает.

Таким образом, ограничение обусловлено не уменьшением средней крутизны S(.p и коэффициента усиления Ку при увеличении амплитуды колебания, а уменьшением /Сое- Стационарный режим устанавливается, когда наступает равенство /Сое = 1 Су Получается автоматическое регулирование амплитуды колебания на определенном уровне, зависящем в основном от нелинейности характеристики термосопротивления. Так как при изменении тока /?( из-за тепловой инерции изменяется относительно медленно, то в пределах одного периода генерируемых колебаний R практически постоянно. Это означает, что изменение R не вносит нелинейных искажений и не нарушает синусоидальной формы колебаний. Аналогично действие /?, в схеме, показанной на рис. 9.37.

/?С-генератор является маломощным. Для получения значительной мощности /?С-генератор обычно дополняют одной или двумя ступенями усиления.

9.12. ДЕЙСТВИЕ ГАРМОНИЧЕСКОЙ ЭДС НА ЦЕПИ С ПОЛОЖИТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ. РЕГЕНЕРАЦИЯ

В радиотехнике под регенерацией подразумевается компенсация потерь в колебательной цепи с помощью положительной обратной связи. Явление регенерации можно использовать для усиления колебаний. Схема регенеративного усилителя, изображенная на рис. 9.39, не отличается от схемы автогенератора. Однако в регенеративном усилителе обратная связь не доводится до значения, соответствующего порогу генерации. При этом получается лишь частичная компенсация потерь в контуре и действие обратной связи сводится только к повышению добротности регенерированного контура.

В схеме на рис. 9.39 усиливаемое колебание с амплитудой Е и частотой со вводится в колебательный контур L, С, г, а обратная связь осуществляется с помощью катушки L, обтекаемой переменной составляющей коллекторного тока и индуктивно связанной с катушкой контура L. Нетрудно выявить влияние параметров транзистора и обратной связи на эквивалентные параметры колебательного контура. Рассмотрим сначала более простой случай малых амплитуд, когда используется небольшой участок характеристики транзистора и средняя крутизна Sp может быть приравнена крутизне S.

При гармонической ЭДС на входе с комплексной амплитудой Е и частотой со амплитуду тока в контуре (в стационарном режиме) можно определить с помощью следующего выражения:

l=(E + Up,)/[r-f t(o>L-l/coC)],

(9.60)

где Uj,g - комплексная амплитуда напряжения обратной связи, вводимого в контур. Так как цепь предполагается линейной (при малых амплитудах), то это напряжение совпадает по частоте с ЭДС Е и может отличаться от последней лишь фазой. Очевидно, что

Uoc = icoMI„,

а амплитуда переменной составляющей коллекторного тока Ц, если пренебречь реакцией выходной цепи,

где Uc - амплитуда напряжения на конденсаторе контура. Таким образом, можно написать

Upe=/coMSI/;coC=MSI/C.

Подставляя это выражение в уравнение (9.60) и решая его относительно I, получаем

r-MS/C+i(u,L-\/(oC)

(9.61)

5л 4 +

Как и следовало ожидать (см. §9.2), р„е. 9.39. регенеративный влияние положительной обратной связи сво- усилитель