9.5. Примеры схем автогенераторов

На рис. 9.12 представлены три разновидности схем одноконтурных ламповых автогенераторов, различающихся лишь цепями обратной связи. Схема с индуктивной (трансформаторной) обратной связью (рис. 9.12, а) уже рассматривалась в § 9.2 (рис. 9.3, а); единственное уточнение (рис. 9.12, а) заключается в способе включения резистора R_c (между сеткой и катодом). Схему с кондуктивной (автотрансформаторной) обратной связью (рис. 9.12, б) и схему с емкостной обратной связью (рис. 9.12, в) часто называют трехточечными: усилительный прибор подключается к трем точкам контура а, с и к.

Рис. 9.12. Схемы автогенератора с трансформаторной (а), автотрансформаторной (б) и емкостной (в) обратной связью

В схемах на рис. 9.12, а и б емкости С_бл блокировочных конденсаторов обычно настолько велики, что по высокой частоте точку к практически можно считать соединенной с катодом накоротко. Так как катоды заземлены, то точки к являются точками нулевого потенциала.

Избирательный четырехполюсник и четырехполюсник обратной связи, показанные на рис. 9.1, в рассматриваемых простейших автогенераторах совмещены в одном колебательном контуре. Входными зажимами этого четырехполюсника являются точки а и к, к которым подключены анод и катод лампы, а выходными - точки подключения сетки и катода (с и к). Таким образом, показанные на рис. 9.12 схемы можно заместить одной схемой (рис. 9.13). Источники питания электродов лампы на этой схеме не показаны.

Рис. 9.13. Схема замещения одноконтурного генератора

В рассматриваемых простейших схемах частота генерации близка к резонансной частоте контура. На этой частоте падение напряжения на контуре U_ак совпадает (или почти совпадает) по фазе с током I_а1, а последний - с напряжением U_ск. Замечаем, что напряжение U_ак направлено, как и ток I_а1 во внешней цепи, от катода к аноду. Если напряжение на выходе четырехполюсника обратной связи будет в фазе с U_ак, то оно окажется в противофазе с исходным напряжением U_ск. Из этого следует, что аргумент коэффициента обратной связи К_ос(iω), т. е. фазовый сдвиг в четырехполюснике обратной связи, должен быть близок к 180°. К этому результату можно также прийти с помощью следующих рассуждений: однокаскадный 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. В схеме с трансформаторной обратной связью (рис. 9.12, а) сдвиг фазы на 180° получается при правильном подключении катушки L_ск к зажимам сетка - катод. Модуль коэффициента обратной связи

В автотрансформаторной схеме (рис. 9.12, б) требуемая фазировка достигается съемом напряжения обратной связи с катушки индуктивности L_ск, входящей в емкостную ветвь контура. При резонансе токи в индуктивной и емкостной ветвях контура равны по амплитуде и противоположны по направлению. Следовательно, индуктивности L_ак и L_ск обтекаются одним и тем же контурным током и образуют делитель напряжений. По отношению к катоду, подключенному к промежуточной точке контура, напряжения, снимаемые с катушек L_ак и L_ск, находятся в противофазе.

Модуль коэффициента обратной связи

Резонансная частота колебательного контура в автогенераторе с индуктивной трехточкой

Наконец, для схемы с емкостной обратной связью (рис. 9.12, в)

а резонансная частота контура

где

В транзисторном автогенераторе с емкостной обратной связью (рис. 9.14) внешнее напряжение смещения U_{БЭ 0} подается с делителя напряжений R₁, R₂, подключенного к источнику питания цепи коллектора.

Рис. 9.14. Транзисторный автогенератор с емкостной обратной связью

Коэффициент обратной связи с данной схеме

а резонансная частота определяется формулой, аналогичной (9.24).

При рассмотрении всех перечисленных схем не учитывались паразитные параметры - между электродные емкости, индуктивности вводов лампы, фазовый сдвиг анодного тока из-за влияния инерции электронов и т. д.

Поэтому коэффициент обратной связи в одноконтурных автогенераторах оказался независимым от частоты. Этот вывод справедлив при относительно невысоких частотах. С повышением рабочей частоты схема замещения автогенератора усложняется и коэффициент обратной связи должен рассматриваться с учетом перечисленных факторов. Частотная зависимость К_ос(iω) особенно сильно выражена для транзисторных автогенераторов, работающих на частотах, близких к граничной частоте транзистора. Аргумент φ_S комплексной крутизны S_ср (см. § 8.3) достигаете этих генераторах 90° и больше. Аргумент φ_ос цепи обратной связи отличается при этом от 180°.

На высоких частотах большое распространение получили транзисторные автогенераторы, работающие по схеме с общей базой и обладающие конструктивными преимуществами по сравнению со схемой ОЭ. Типичная схема гетеродинов радиоприемников представлена на рис. 9.15. Резистор R_Э0 автосмещения включен в цепь эмиттера. Хотя на начертании схемы отмеченная выше частотная зависимость коэффициента обратной связи, а также комплексность средней крутизны не отражаются, параметры контура и элементов цепи обратной связи существенно отличаются от параметров при относительно низких частотах.

Рис. 9.15. Автогенератор на транзисторе с общей базой