LC осцилатори
От точка до точкаLCАвтоматичен осцилатор с трансформаторна обратна връзка
Схемата на веригата на този генератор е показана на фигура 11.
Фигура 11 - Схематична диаграма на LC осцилатор с трансформаторна обратна връзка
В този генератор транзисторът VT1 се използва като усилващ елемент, свързан по схемата с общ емитер. Натоварването на транзистора е паралелна колебателна верига L2 C2. Тази верига се използва като осцилаторна система, с помощта на която се образуват трептения, и като селективна верига, от която зависи честотата и формата на трептенията. Индукторите L1 и L2 образуват високочестотен трансформатор. В допълнение, бобината L1 е елемент за обратна връзка, с помощта на който се подават трептения към основата на транзистора. Резисторите R1 и R2 образуват делител на напрежението. С негова помощ към транзистора се прилага напрежение на отклонение U0, което задава позицията на работната точка върху характеристиката ток-напрежение. Резистор R3 е температурната стабилизация на транзистора. Също така, R3 с кондензатор C4 образуват автоматична верига на отклонение, която прехвърля генератора от мек режим на самовъзбуждане към твърд. Кондензаторите C1 и C3 са разделителни и отделят DC компонента на захранващия ток от AC компонента на трептенията. Генераторът се захранва от източник Ek.
Принципът на работа на генератора е следният. Когато захранването Ek е включено, кондензаторът C2 се зарежда, който след това се разрежда до L2. Така във веригата се появяват трептения. Тези колебания, дължащи се на ЕМП на взаимна индукция, възбуждат променливо напрежение в намотката L1, което заедно с напрежението на отклонение U0 се подава към основататранзистор. Благодарение на усилващите свойства, получените трептения се увеличават. С увеличаване на амплитудата на трептенията базовият ток на транзистора се увеличава. DC компонентът на този ток създава спад на напрежението през R3 (AC компонентът на този ток преминава през кондензатора C4). В резултат напрежението на отклонение, приложено към транзистора, се намалява. Намаляването на U0 води до изместване на работната точка надолу по характеристиката и генераторът преминава в твърд режим на самовъзбуждане. Флуктуациите нарастват до стойността на точката на стабилно равновесие и след това генераторът преминава в стационарен режим на работа.
Условието за амплитуден баланс е изпълнено поради усилващите свойства на транзистора. Условието за фазов баланс се изпълнява от транзистор, свързан съгласно обща емитерна верига (извършва фазово изместване с 180 °) и индуктори L1 и L2 (при такова включване всяка бобина измества фазата с 90 °).
Честотата на трептенията, генерирани от този осцилатор, се определя от израза
Амплитудата на генерираните трептения се определя от израза
Коефициентът на обратна връзка се дава от
където M е взаимната индуктивност между намотките L1 и L2.
Условията за самовъзбуждане на генератора се определят от неравенството
където Q е качественият фактор на осцилаторната верига;
Sdiff е диференциалният наклон на характеристиката ток-напрежение на усилващия елемент.
Триточкови осцилатори
Както беше отбелязано по-горе, триточковият автоосцилатор е генератор, в който осцилаторната верига е свързана към усилващия елемент с три точки. Тези генератори използват осцилаторни вериги от втори и трети вид. За да определите местоположението на елементите на осцилаторната система на такива генератори, помислете за обобщенототриточкова диаграма. В тази схема (Фигура 12) ще заменим елементите на осцилаторната система с реактивни съпротивления XKB, XBE, XKE (активните съпротивления могат да бъдат пренебрегнати). Индексите показват точките на свързване на тези елементи към транзистора.
Елементите на една осцилаторна система могат да бъдат кондензатори, индуктори или по-сложни електрически вериги. В такава осцилаторна верига могат да възникнат трептения при честотата на генериране fg, когато условието за резонанс е изпълнено
Фигура 12 - Обобщена триточкова осцилаторна верига
Следователно един от елементите трябва да има противоположен знак по отношение на другите два елемента. Можете да определите знаците на елементите въз основа на коефициента на обратна връзка
Kos = XBE/XKE (20)
Според уравнението на осцилатора коефициентът на обратна връзка трябва да е положителен. Следователно елементите XBE, XKE трябва да имат еднакъв знак, а елементът XKB трябва да има противоположен знак. В съответствие с горното могат да бъдат направени две опции за триточкови вериги: капацитивен (Фигура 13, а) и индуктивен (Фигура 13, б).
Фигура 13 - Опростени триточкови осцилаторни вериги
Един осцилатор, еквивалентен на триточкова индуктивна верига, е LC осцилатор, свързан с автотрансформатор. Схемата на веригата на този генератор е показана на фигура 14.
Фигура 14 - Схематична диаграма на LC осцилатор с автотрансформаторна обратна връзка
Този генератор използва осцилаторна верига от втори вид L1 C4. Осцилаторната верига е свързана към транзистора VT1 чрез блокиращи кондензатори с голям капацитет C2 C3 и разделителен кондензатор C1. Първоначалното отместване на работната точка се дава отделител на напрежение R1 R2. Прехвърлянето на генератора от мекия режим на самовъзбуждане към твърдия се осъществява от автоматичната верига на отклонение R3 C3. Елементите C2 R4 действат като филтър за силовата верига, което предотвратява влиянието на високочестотни трептения върху източника на постоянен ток Ek.
Кондензатор C5 е разделителен кондензатор, той предотвратява навлизането на DC компонента на захранващия ток в товара. Елементът за обратна връзка е част от намотките на бобината L1, свързана между основата и колектора на транзистора. Осцилаторната верига се формира от индуктивен клон (част от навивките на намотката L1, свързани между колектора и емитера) и капацитивен клон (кондензатор C4 и част от навивките на намотката L1, свързани между основата и емитера на транзистора). Тъй като токовете в тези клонове са противофазни по всяко време, ще се наблюдава фазовият баланс (транзистор, свързан в обща емитерна верига, също дава фазово изместване от 180 °).
Честотата на трептене на генератора с автотрансформаторно свързване се определя от израза
Коефициентът на обратна връзка за този генератор се дава от
където Lbe е индуктивността на намотката L1, образувана от завоите, свързани между основата и емитера на транзистора VT1;
Lke - индуктивността на намотката L1, образувана от завои, свързани между колектора и емитера на транзистора VT1.
Условията за самовъзбуждане на генератора се определят от неравенството
LbeLkeQSdif/sqrt (Lbe +Lke) ^3 C4 >1 (23)
Схемата на веригата на LC осцилатор с капацитивна обратна връзка, еквивалентна на триточкова капацитивна верига, е показана на фигура 15.
Фигура 15 - Схематична диаграма на LC осцилатор с капацитивна обратна връзка
Този генератор използва осцилиращ кръгтрети вид С4 С5 L2. Веригата е свързана към транзистора чрез блокиращи кондензатори C2 C3 и разделителен кондензатор C1. Индуктор L1 с кондензатор C7 образуват захранващ филтър. Тази схема използва захранваща верига с паралелен колектор, в която захранването, веригата на резервоара и транзисторът са свързани паралелно един с друг. Елементът за обратна връзка е кондензаторът C5. Целта на останалите елементи на веригата е подобна на веригата, показана на фигура 14. Осцилаторната верига се формира от индуктивен клон (елементи L2 C5) и капацитивен клон (кондензатор C4). Токовете в тези клонове са противофазни във всеки един момент, така че се наблюдава и балансът на фазите.
Честотата на трептене на автоосцилатора с капацитивна обратна връзка се определя от израза
Коефициентът на обратна връзка на този генератор се определя като
Условията за самовъзбуждане на генератора се определят от неравенството: