4. Основні параметри автогенераторів

Автогенератор гармонійних коливань (як, втім, і коливань будь-якої форми і частоти) можна представити загальною структурною схемою (рис. 5), що складається з нелінійного резонансного підсилювача з комплексним коефіцієнтом підсилення      К=К/(jω) і ланцюзі позитивного зворотнього зв’язку (ЗЗ) з комплексним коефіцієнтом передачі по напрузі β=β(jω). У представленій схемі відмічені комплексні амплітуди наступних напруг:

вхідної - Uвx = Uвх (jω);

вихідної  - Uвиx = U вих (jω);

зворотного зв'язку - Uзз = Uзз (jω). 

 

Рисунок 5 - Узагальнена структурна схема автогенератора

 

Вираз для напруги зворотного зв'язку на будь-якій частоті генерації ЗЗ запишемо у вигляді:

 Uзз = Uвх = βUвих                                   (1)

 Тоді вихідна напруга U вих = КUвх, або з урахуванням (1):

 U вих = КβUвх                                          (2)

 Як випливає зі співвідношення (2), автогенератор буде працювати в стаціонарному режимі за умови, що:

      Кβ = 1                                                  (3)

 Якщо ж Кβ> 1, то амплітуда вихідних коливань буде безперервно зростати, що визначає необхідну умову самозбудження генератора.

В теорії автогенераторів вираз (3) прийнято представляти у вигляді двох рівностей:

      Кβ = Кзз = 1;                                  (4)

        фк + фβ = 2πn,                              (5)

 де Кзз - коефіцієнт посилення підсилювача зі зворотним зв'язком;

параметр n = 0, 1, 2, 3 ....

 Співвідношення (4) визначає умова балансу амплітуд в автогенераторі. З нього випливає, що в стаціонарному режимі на генерується частоті коефіцієнт посилення підсилювача зі зворотним зв'язком Кзз дорівнює одиниці.

Рівність (5) характеризує умова балансу фаз. Воно показує, що в стаціонарному режимі сумарні фазові зрушення сигналу на частоті генерації, створювані підсилювачем і ланцюгом позитивного ЗЗ, повинні бути рівні (або кратні) 2π. Слід зазначити, що тільки умова балансу фаз дозволяє визначити частоту генеруючих коливань.

У схемах автогенераторів гармонійних коливань, які працюють в стаціонарному режимі, співвідношення (4) і (5) виконуються на одній фіксованій частоті ωр, яка є резонансною для вузькополосної коливальної системи. При роботі автогенератора негармонійних коливань умови (4) і (5) повинні виконуватися для деякої смуги частот.

Найбільш часто в автогенераторах гармонійних коливань в якості вузькополосних коливальних систем використовуються резонансні LC-контури і частотно-залежні (фазуючі) RС-ланцюги. Автогенератори гармонійних коливань із згаданими резонансними контурами називають LC-генераторами, а з фазуючими   RС-ланцюгами - RC-генераторами. LC-генератори здатні виробляти коливання досить високої частоти (більше 100 кГц), а RС-генератори використовуються для створення гармонійних коливань низькочастотного діапазону (від десятків кГц до одиниць Гц).