11. Задающий генератор. Основные характеристики и электрические схемы

З адающий генератор (ЗГ), который генерирует синусоидальные колебания с высокой стабильностью частоты и выходного уровня, является основным элементом генераторного оборудования (ГО). ЗГ представляет собой усилитель 1, охваченный цепью 2 положительной обратной связи (ПОС). усилитель обеспечивает компенсацию потерь в схеме, цепь ПОС – генерацию определенной частоты колебаний. Генерация происходит не на любой частоте, а на какой-то одной ω0, определяемой элементами ЗГ, если для нее не выполняется условие баланса фаз и амплитуд.

На следующем рисунке изображены 2 варианта ФЧХ вблизи ω0.

Надо стремиться к получению большей крутизны ФЧХ петлевого усиления. Крутизна ФЧХ зависит от добротности элементов контура. Из рисунка следует: кривой 2 соответствует цепь ПОС с малыми собственными потерями (высокая добротность), кривой 1 – с большими.

Схемная реализация ЗГ:

Реализация ЗГ отличается большим разнообразием и требует предварительной классификации по ряду показателей. По типу усилительного элемента (УЭ) различают ламповые и транзисторные ЗГ; по числу УЭ – одно- и двухкаскадные; по типу резонансной β-цепи – RC-, LC-, кварцевые и электромеханические ЗГ.

На рисунке изображен вариант двухточечной (трансформаторной) схемы ЗГ. Здесь резонансный контур (Lk, Ck) включен в коллекторную цепь транзистора VT. ПОС обеспечивается за счет индуктивной связи контура с катушкой связи Lсв и определенного подключения концов этой катушки. Элементы R1, R2, R3 совместно с блокировочными конденсаторами С1, С3 обеспечивают необходимый режим транзистора по постоянному току и его стабилизацию.

Т рехточечные однокаскадные схемы ЗГ можно представить в общем виде, где Zj – реактивный двухполюсник (j=1,2,3). Для автоматического выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы напряжение обратной связи (на Z2), подаваемое на вход усилителя (переход база-эмиттер VT), было противофазно напряжению на выходе усилителя (на Z3). В этом случае с учетом инверсии фазы в транзисторе получим, что петлевое усиление имеет суммарный фазовый сдвиг, равный 2π. Противофазность напряжений на Z2 и Z3 будет при условии, что они имеют реактивность одного знака.