ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Электронным генератором называют устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию электромагнитных ко­лебаний различной формы требуемой частоты и мощности

Различают электронные генераторы гармонических (синусоидаль­ных) и импульсных (релаксационных) колебаний.

Электронные генераторы гармонических колебаний нашли широ­кое применение в промышленной электронике. Их используют в при­борах для контроля состава и качества различных веществ, установ­ках для высокочастотного нагрева металлов, сушки и сварки диэлек­триков, химической обработки изделий и т.д. Эти функциональные устройства являются одной из составных частей измерительных при­боров и автоматических систем.

Электронные генераторы гармонических колебаний классифици­руют по ряду признаков, основными из которых являются частота и способ возбуждения.

В зависимости от частоты генераторы подразделяют на низкочас­тотные (0,01 — 100 кГц), высокочастотные (0,1 — 100 МГц) и сверхвы­сокочастотные (свыше 100 МГц). По способу возбуждения различают генераторы с независимым внешним возбуждением и с самовозбуждени­ем Последний вид генераторов называют автогенераторами. Генераторы с независимым внешним возбуждением являются, по существу, усили­телями мощности с соответствующим частотным диапазоном, на вход которых подаются электрические сигналы от автогенераторов. Такие усилители были рассмотрены ранее, и в этой главе они не изучаются.

Электронные генераторы гармонических колебаний могут рабо­тать в любом из режимов А, В или С, но обычно в них используется Режим С ввиду возможности получения наибольшего КПД.

В различных устройствах промышленной электроники, измеритель­ной и микропроцессорной техники часто требуется электрические сиг­налы по форме кривой резко отличающиеся от синусоиды: прямоу­гольные, пилообразные, треугольные и т.д. Такие сигналы можно по­учить от генераторов, называемых импульсными или релаксационными Наиболее часто применяются мультивибраторы — генераторы прямоугольных импульсов, генераторы линейно изменяющихся на­ряжений (ГЛИН) и ряд других.

4.2. УСЛОВИЯ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ АВТОГЕНЕРАТОРОВ

На рис. 4.1. приведена структурная схема автогенератора, котор_ая состоит из усилителя с коэффициентом усиления и звена положи, тельной обратной связи с коэффициентом обратной связи . Коэффициенты усиления усилителя и обратной связи являются комплексны- ми числами, зависящими от частоты. В качестве усилителя в автоге­нераторах могут применяться различные усилители: на транзисторах, интегральных микро-схемах и др. Звеном обратной связи являются частотно-зависимые цепи: LC- контуры и RC- четырехполюсники.

Если считать, что напряжения  и  близки к синусоидальным, то стационарный устойчивый режим в автогенераторе, при котором ампли­туды  и  имеют неизменные значения, будет возможен только при выполнении условия, называемого условием самовозбуждения

(4 1)

это равенство следует из соотношений , следовательно,

(4.2)

Выражение (4.1) можно представить в виде

,(4.3)

где  и  — модули коэффициентов усиления и передачи соответ­ственно усилителя и звена обратной связи;  и — аргументы этих коэффициентов.

,

, где  .(4.5)

или

Рис 4.1. Структурная схема автоге нератора

Равенство (4.4) называется условием баланса ампли­туд? а равенство (4.5) — условием баланса фаз. Условие баланса фаз означает, что в стационарном режиме сумма фазовых сдвигов выходных напряжений усилителя и звена обратной связи в автогенераторе равна нулю или целому числу 2я, что свидетельствует

о     наличии в рассматриваемом устройстве положительной обратной связи. Условие баланса амплитуд соответствует тому, что потери энер­гии в автогенераторе восполняются звеном положительной обратной связи от источника питания автогенератора Для получения стацио­нарных устойчивых колебаний в автогенераторе условие (4.4) должно удовлетворять соотношению

.                                                                                                           (46)

Вопрос 4.1. В усилителе с коэффициентом усиления К = 110 имеет­ся цепь положительной обратной связи с коэффициентом = 0,01. Возникнут ли в устройстве незатухающие колебания?

Варианты ответа:

4.1.1. Не возникнут.

4.1.2. Возникнут.

4.1.3. Незатухающие колебания будут срываться.