Классификация электронных усилителей Пример расчета усилительного каскада Усилители тока Выпрямители Автогенератор Компенсационный стабилизатор напряжения

Структурная схема генератора. Условия баланса фаз и амплитуд

        Электронным генератором называют устройство, преобразующее с помощью усилительных элементов энергию источника питания в энергию электрических колебаний заданной формы и частоты. По форме генерируемых колебаний различают генераторы гармонических колебаний и релаксационные (импульсные) генераторы. По виду избирательной цепи различают LC- и RC-генераторы гармонических колебаний.

        Маломощные генераторы гармонических колебаний широко используются в измерительной технике, автоматике, как задающие устройства радиопередатчиков и устройств преобразовательной техники. Генераторы средней и большой мощности применяются для питания технологических установок высокочастотного нагрева, ультразвуковой обработки, электронных микроскопов, в радиопередающих устройствах

Рис. 14.1 - Структурная схема генератора

        Структурная схема LC-генератора гармонических колебаний показана на рис. 14.1. В колебательном контуре непрерывно возникают и постоянно затухают из-за наличия потерь собственные электрические колебания с малыми амплитудами, частота которых определяется параметрами контура. Их причиной являются флуктуационные токи, вызванные тепловым движением электронов в проводнике. Усилительный элемент и цепь обратной связи предназначены для превращения этих колебаний в незатухающие. Пополнение энергии контура происходит током транзистора каждый период в фазе с собственными колебаниями контура. Иначе такой автогенератор можно рассматривать как избирательный усилитель с положительной обратной связью (ПОС). Процесс возникновения и нарастания колебаний происходит до тех пор, пока в автогенераторе не установятся стационарные значения тока и напряжения, обусловленные нелинейными свойствами усилительного элемента. Аппаратура систем контроля и управления для применения на ядерноопасных объектах. Комплексная безопасность Комплексная безопасность атомных станций и хранилищ ядерных отходов сегодня неразрывно связана с системами контроля и управления применяемыми на ядерно-опасных объектах. При этом основными критериями комплексной безопасности остаются повышенная надежность систем контроля, возможность оперативного поиска неисправности, ремонтопригодность, предсказуемая деградация системы при аварийной ситуации на энергоблоке.

        Для анализа процессов в автогенераторе в петле ПОС можно выделить два звена, коэффициенты передачи которых зависят соответственно от амплитуды и частоты колебаний. Тогда петлевое усиление контура ПОС можно записать в виде Т( А,jω )=К( А ) γ ос ( jω ) . Для возникновения автоколебаний обратная связь должна быть положительной и петлевое усиление должно быть больше единицы.

        Стационарный режим автоколебаний описывается уравнением

         Т( А г ,j ω г )=К( А г ) γ ос ( j ω г )=1 ,

где А г  - амплитуд а колебаний генератора, ω г  - частота колебаний.

        Это уравнение обычно распадается на два условия:

        а) баланс фаз (из которого определяется частота колебаний):

         arg T . = ϕ к + ϕ ос =2πn,гдеn=0,1,2, ...;

        б) баланс амплитуд (из которого определяется А г ):

         | T( А г ) . | ω= ω г =К( А г ) γ ос =1.

        Определение частоты колебаний производится в рамках линейной теории, определение же амплитуды колебаний требует решения нелинейных уравнений. Проще всего такая задача решается графическим путем (совмещением амплитудной характеристики усилителя и характеристики передачи цепи обратной связи; их точка пересечения соответствует стационарному режиму автоколебаний).

Рис. 14.2 - Этапы работы автогенератора

        На рис. 14.2 представлены три этапа работы автогенератора, начиная с момента его запуска и до установления в нем стационарной амплитуды колебаний. До момента пуска (автогенератор выключен) ни одно из условий (или хотя бы одно из них) не выполнено и автогенератор не работает. С момента пуска условия баланса амплитуд и фаз выполнены: Т >1, ϕ к+ ϕ ос = 2 π  n и в автогенераторе возникают и нарастают колебания от Uвых = 0 до Uвых= Аг. Следует подчеркнуть, что на этапе установления колебаний уравнение баланса амплитуд автогенератора превращается в неравенство Т>1 и время нарастания колебаний до стационарного уровня будет тем меньше, чем сильнее это неравенство.

Радиотехнические устройства. Электронные усилители, генераторы, стабилизаторы. Схемотехника


На главную