Условия самовозбуждения автогенераторов

Генераторы гармонических колебаний

3.6.1. Назначение и классификация электронных генераторов

Электронными генераторами называют устройства, преобразующие с помощью управляющих элементов энергию источника питания в энергию электрических колебаний заданной частоты и формы. Внутренним классификационным признаком генераторов является принцип управления режимом их работы. По этому признаку различают генераторы с независимым возбуждением, режимом работы которых управляют от внешнего источника переменного напряжения, и генераторы с самовозбуждением – автогенераторы.

По форме выходных колебаний различают генераторы гармонических (синусоидальных) колебаний и генераторы колебаний несинусоидальной формы (прямоугольной, пилообразной и др.), которые называют релаксационными (импульсными). Работа последних характеризуется специфическими особенностями и здесь не рассматривается.

Гармонические колебания в генераторах поддерживаются резонансными контурами либо другими резонирующими элементами (кварцы, объемные резонаторы и т.п.) или с помощью фазирующих RC-цепей, включаемых в цепь обратной связи усилителей. Первые называются LC–, а вторые RC– генераторами гармонических колебаний. Маломощные LC-генераторы применяются в измерительных и регулирующих устройствах, а также служат в качестве задающих генераторов в радиопередатчиках. LC-генераторы средней и большой мощности широко используются для питания технологических установок ультразвуковой обработки материалов, установок индукционного нагрева металлов и диэлектриков, электронных микроскопов и др. RC-генераторы применяются как задающие устройства в системах преобразования постоянного тока в переменный, а также различного рода измерительных приборах и системах.

На рис.3.32 приведена структурная схема автогенератора, которая состоит из усилителя с коэффициентом усиления К и цепи положительной обратной связи с коэффициентом обратной связи β.

В усилителе, охваченном обратной связью, входное и выходное напряжение связаны между собой соотношениями:

U_вх = β U_вых; U_вых = К U_вх.

Подстановка одного выражения в другое дает следующее уравнение U_вых = Кβ U_вых, справедливое при условии Кβ = 1.

Выполнение данного условия обеспечивает в автогенераторе

незатухающие колебания. Величины К и β комплексные, обозначив через α₁ и α₂ аргументы комплексных чисел К и β, получим условия, при которых выполняется последнее равенство:

α₁ + α₂ = 0 - условие баланса фаз;

βК = 1 - условие баланса амплитуд.

Условие баланса фаз означает, что в схеме имеется положительная обратная связь. Условие баланса амплитуд соответствует тому, что потери энергии в автогенераторе восполняются энергией от источника питания с помощью цепи положительной обратной связи.

Дата добавления: 2015-05-06