6.2. Транзисторы в автогенераторах

Генерированием колебаний в радиоэлектронике называется процесс, при котором энергия источника питания (чаще всего источника постоянного напряжения) преобразуется в электрические колебания заданной формы и частоты. Устройства, в которых осуществляется этот процесс, называются автогенераторами. Они представляют собой систему с достаточно сильной положительной обратной связью, обеспечивающей исходную неустойчивость этой системы. Отсутствие в ней иных устойчивых состояний приводит к возникновению в этой системе автоколебаний.

Обычно в такой системе в качестве одного из звеньев (основного) используют какой-либо усилительный каскад, а в качестве другого – пассивную цепь или еще один усилительный каскад. Форма и частота автоколебаний определяются элементами L, C и R, входящими в состав звеньев. Ниже приведены примеры схем транзисторных автогенераторов.

Рис. 26а–в иллюстрирует схемы LC-автогенераторов гармонических колебаний с индуктивной (трансформаторной) обратной связью. Основа этих автогенераторов – резонансные усилители. Обратная связь здесь осуществляется посредством взаимной индуктивности L_СВ, «связывающей» выход и вход усилительного каскада, причем L_СВ подключается к входу так, чтобы скомпенсировать инверсию колебания, происходящую при его усилении в основном звене. В этих схемах электронные приборы работают в ключевом режиме, а колебательные контуры LC отфильтровывают гармоническую составляющую резонансной частоты ω_Р = 1/. Именно на этой частоте выполняется условие баланса фаз – синфазность сигналов на входе и выходе усилительного каскада.

Рис. 26г иллюстрирует схему RC-автогенератора гармонических колебаний с лестничной фазозадающей RC-цепью. Основа этого автогенератора – резистивный усилитель, представленный выше схемой рис. 24г. Обратная связь здесь осуществляется посредством трехзвенной RC-цепи, «связывающей» выход и вход усилительного каскада, обеспечивая на частоте ω_Г = 1/RC синфазность сигналов на его входе и выходе.

Рис. 27 иллюстрирует схемы автогенераторов релаксационных, т. е. «негармонических» колебаний. Первая из них (рис. 27а) – транзисторный мультивибратор. Фактически это двухкаскадный резисторный усилитель, выход которого соединен с входом. Каждый каскад инвертирует усиливаемый сигнал, обеспечивая синфазность сигналов на его входе и выходе в широком диапазоне частот. Форма колебаний напряжения на коллекторах – прямоугольная, на базах – треугольная. Вторая схема (рис. 27б) представляет транзисторный блокинг-генератор. Здесь обратная связь осуществляется посредством трансформатора, который, как и в предыдущей схеме, обеспечивает синфазность сигналов на его входе и выходе в широком диапазоне частот. Форма колебаний напряжения на выходе трансформатора – импульсы малой (по сравнению с периодом колебаний) длительности.

Рис 26. Схемы автогенераторов гармонических колебаний:

а) обобщенная схема LC автогенератора с индуктивной связью;

б) вариант этой схемы на биполярном транзисторе;

в) вариант этой схемы на полевом транзисторе;

г) RC-автогенератор

Рис. 27. Схемы автогенераторов релаксационных колебаний:

а) транзисторный мультивибратор;

б) блокинг-генератор