1. Загальні відомості

Генератор, або автогенератор - це система, що самозбуджується, в якій енергія джерела живлення постійного струму перетвориться в енергію змінного сигналу потрібної форми і частоти. Без сумніву, генератори є дуже важливим елементом електроніки.

 Генератори бувають:

- низькочастотні (НЧ) - до 100 кГц;

 - високочастотні (ВЧ) - від 0,1 до 100 Мгц ;

- надвисокочастотні (НВЧ) - вище 100 Мгц.

За формою коливань генератори діляться на гармонійні (синусоїдальні) і негармонійні (імпульсні). За способом збудження - із зовнішнім збудженням і з самозбудженням (автогенератори).

У чому ж суть генерації коливань? Не надовго звернемося до фізики.

Саме з фізики відомо, що при підключенні контуру складеного з паралелепіпеда і котушки індуктивності, і короткочасно підключеного джерела постійного струму (рис. 1), відбуватиметься наступний процес. Конденсатор зарядиться до певного рівня. Котушка у цей момент, по суті, накопичуватиме енергію.

  

Рисунок 1 – Створення коливань в контурі

 

Після того, як конденсатор розрядиться (а котушка, відповідно, накопить енергію), процес піде в зворотному порядку, тобто накопичена в котушці енергія заряджатиме конденсатор і т. д. Іншими словами, в цьому ланцюзі, який називається паралельний коливальний контур, відбуватимуться коливання. У ідеальному контурі ці коливання будуть незгасаючими, тобто у часі нескінченно триватимуть. Але оскільки котушка має деякий кінцевий опір, та і конденсатор має реактивний опір, в контурі будуть втрати енергії, і коливання, відповідно, поступово затухатимуть. На рисунку 2 зображено коливання в реальному контурі.

 

Рисунок 2 - Затухаючі коливання в контурі

 

Отже, короткочасно замкнувши ключ К (рис. 1), в LC-контурі виникають затухаючі коливання

Що ж зробити, щоб вони були незгасаючими? Очевидно, що в контур потрібно додавати втрачену енергію. Для даних цілей потрібно увіткнути якийсь електронний прилад, який поповнюватиме втрати енергії в контурі. Тепер відволічемося від контурів і подивимося на спрощену структуру автогенератора.

 

Рисунок 3 - Структура автогенератора

 

На схемі позначено:

ПЕ – це підсилюючий елемент з коефіцієнтом передачі К;

ПЗЗ – позитивний зворотний зв'язок з коефіцієнтом передачі β.

Коливання в даній системі виникають лише при виконанні двох умов, їх ще називають умовами балансу або рівноваги, які важливо знати:

-       умова балансу амплітуд:

βK≥1

-       умова балансу фаз:

φ1 + φ2 = 2πn,

де n - 0, ±1, ±2,...

Отже, генерація коливань відбувається при виконанні двох умов: умови балансу фаз і умови балансу амплітуд.