3.2 Обобщенная трехточечная схема

Схемы одноконтурных автогенераторов (с трансформаторной, автотрансформаторной и емкостной обратной связью) и большинство других, более сложных схем, могут быть приведены к упрощенной, так называемой трехточечной схеме рис. № 6.

Рис.№6. Трехточечные схемы автогенераторов: а- обобщенная; в- индуктивная; в- емкостная

Такое обобщение упрощает анализ и помогает при составлении схем автогенераторов. Оно возможно благодаря общим требованиям к схемам автогенераторов. Заключающимся в обязательном выполнении условий самовозбуждения (баланс фаз, баланс амплитуд).

В обощенной схеме, изображенной на рис. № 6а, колебательная система, состоящая из трех реактивных сопротивлений Х_кб, Х_бэ, Х_кэ (активными сопротивлениями в большинстве случаев можно пренебречь), подключена к транзистору в трех точках: к, б, э, что определило название схемы. Отдельные элементы колебательной системы могут быть конденсаторами, катушками или более сложными электрическими цепями, например расстроенными параллельными контурами. Условимся также, что сопротивления Х_кб, Х_бэ, Х_кэ включает в себя индуктивности соединительных проводов, междуэлекродные емкости, емкость монтажа и т.д. Таким образом, колебательная система приводится к контуру, состоящему из трех реактивных сопротивлений, по которым протекает контурный ток I_k. В такой схеме автогенератора колебания могут возбудиться на собственной частоте данного контура f₀ (точнее, на очень близкой к ней частоте), определяемой из условия резонанса, т.е.

Х_кб+Х_бэ+ Х_кэ =0.

Пусть в некоторой момент времени ток I_k направлен так, как показано на рис. № 6 а. Этот ток создает колебательные напряжения U_бэ= I_k Х_бэ и U_кэ= I_k Х_кэ, которые для выполнения условия баланса фаз должны быть противофазными, что возможно только, когда реактивные сопротивления Х_бэ и Х_кэ имеют одинаковый характер. Разумеется, характер третьего сопротивления Х_кб должен быть противоположным характеру первых двух сопротивлений, образующих контур, иначе резонанс в контуре будет невозможным.

Правильно составленная схема автогенератора должна обеспечить выполнение условий баланса фаз и баланса амплитуд на частоте, близкой к собственной частоте колебаний в контуре. Необходимый для самовозбуждения коэффициент передачи цепи обратной связи, обеспечивающий выполнение условия баланса амплитуд, определяется соотношением К_ос S_ср R_рез = 1, или К_осК_ус=1, а при самовозбуждении на частоте, близкой к f₀, удовлетворяется также условие ψ_ус+ ψ_о.с=0; 2π 4π; …

Коэффициент

К_ос===

при самовозбуждении должен быть вещественным и положительным, т.е. >0, а это еще раз подтверждает, что реактивные сопротивления Х_бэ и Х_кэ обязательно должны быть одного знака.

Можно составить два варианта трехточечных схем: индуктивную рис. №6 б, в которой напряжение обратной связи снимается с катушки L1, и емкостную рис. № 6 в, в которой это напряжение снимается с конденсатора C1. Сравнивая рис. №6б и рис. № 6в убеждаемся, что генератор с автотрансформаторной обратной связью представляет собой индуктивную трехточечную схему, а генератор с емкостной обратной связью- емкостную трехточечную схему.