3.4. Генераторы Генераторы гармонических колебаний Принцип работы генератора гармонических колебаний

Генераторы гармонических колебаний осуществляют преобразование энергии источника питания постоянного тока в переменный ток требуемой частоты. Они выполняются на основе усилителей со звеном положительной частотно-зависимой обратной связи, обеспечивающей устойчивый режим самовозбуждения на заданной частоте (рис. 4.1 а).

Частотно-зависимая обратная связь обычно выполняется на основе пассивных или- цепей, поэтому .

Из конструктивных соображений на высоких частотах в основном применяются LC- генераторы, на низких -RC- генераторы, а на инфранизких частотах более эффективныRLиRLM– генераторы.

а)

б)

Рис. 4.1. Структурная схема генератора и частотные характеристики цепи обратной связи.

Для работы схемы в режиме генерации необходимо выполнение двух условий. Первое – фазовый сдвиг, создаваемый усилителем и звеном обратной связив сумме должны быть кратными:

, (4.1)

где n = 0,1,2,3….. целые числа.

Это условие баланса фаз. Второе условие вытекает из уравнения для коэффициента передачи усилителя, охваченного положительной обратной связью

, (4.2)

где s– оператор Лапласа.

Из уравнения (4.2) следует, что для самовозбуждения схемы необходимо, чтобы

. (4.3)

В установившемся режиме для устойчивой генерации колебаний необходимо, чтобы

. (4.4)

Это условие баланса амплитуд, которое достигается благодаря насыщению какого-либо элемента схемы. Для уменьшения искажений формы колебаний стабилизацию амплитуды входного напряжения осуществляют введением в схему генератора специальных нелинейных элементов, а также отрицательных обратных связей.