Высокочастотные LC – автогенераторы

Для получения синусоидального (гармонического) выходного напряжения необходимо, чтобы условия βK_U = 1 и φU + φβ = 2πn выполнялись только для некоторой одной частоты. С этой целью цепь ПОС должна обладать избирательными свойствами. Такие свойства, как известно, имеют параллельный колебательный LС- контур (последовательный контур применяется очень редко) и RС- цепи.

Существует множество схем LС -генераторов, которые отличаются между собой способами включения колебательного контура и создания ПОС. На рис. 195, а приведена схема автогенератора с индуктивной трансформаторной ПОС (схема Майсснера). Скачки напряжения и тока, появляющиеся в контуре LkCk при подключении к генератору источника питания Eк, через обмотку Lб передаются в базовую цепь транзистора VT.

Рис. 195. Схемы транзисторных LC-генераторов с индуктивной трансформаторной (а) и автотрансформаторной (б) связью

Обмотка Lб трансформатора Т включена таким образом, что возникающая при этом переменная составляющая коллекторного тока усиливает переменную составляющую контурного тока, т.е. за счет взаимоиндукции М между усилителем и колебательным контуром действует ПОС. Конденсатор Ср предотвращает протекание через контур постоянной составляющей коллекторного тока, а дроссель Ld уменьшает шунтирование контура по переменному току внутренним сопротивлением источника питания Ek..

Баланс амплитуд в автогенераторе с трансформаторной связью достигается выбором необходимого коэффициента взаимоиндукции М (т.е. числа витков катушки Lб ), а баланс фаз — правильным подключением концов катушки Lб (при отсутствии генерации следует поменять концы катушки, подключаемые к базе транзистора и общей шине).

Вместо трансформаторной в автогенераторе может использоваться автотрансформаторная обратная связь (рис.195, б). Такая схема называется трехточечной, так как колебательный контур подключается к усилителю тремя точками. Обобщенная трехточечная схема автогенератора по переменному току показана на рис.196. Характер элементов Х1,Х2 и Х3 колебательного контура определяется из условий баланса фаз и амплитуд. При этом возможны два случая:

1) если Х1 имеет индуктивный характер, то сумма реактивных сопротивлений Х2 и Х3 должна носить емкостный характер;

2) если Х1 имеет емкостный характер, то сумма реактивных сопротивлений Х2 и Х3 должна носить индуктивный характер. В обоих случаях сопротивление суммы Х2 + Х3 должно равняться сопротивлению X1.

Рис.196. Обобщенная трехточечная схема автогенератора

Характер реактивности элемента Х2, с которого снимается напряжение ОС, должен быть таким же, как и у элемента X1. Только в этом случае ОС будет положительной.

Схему автогенератора, у которого X1 и Х2 — индуктивные катушки, а Х3 — конденсатор, называют индуктивной трехтонкой (схемой Хартли). Схему автогенератора, у которого X1 и Х2 — конденсаторы, Х3 — катушка индуктивности (рис.3, а), называют емкостной трехточечной схемой, или емкостной трехтонкой (схемой Колпитца).

Во всех рассмотренных типах автогенераторов частота генерируемых колебаний в основном определяется элементами контура:

f0 = 1/(2π√LKCK

Для автогенератора, выполненного по емкостной трехточечной схеме, под Сk следует понимать емкость С1С2/ (C1 + С2).

Для построения LC -генераторов гармонических колебаний удобно использовать интегральные усилители: однокаскадные, дифференциальные, операционные и др На рис. 197, б показан вариант возможной реализации LС- генератора синусоидальных напряжений на интегральном ОУ.

Рис.197. LС-автогенераторы на транзисторе (a) и ОУ (6)

Колебательный контур LС включается между выходом ОУ и неинвертирующим входом, обеспечивая нужную ПОС. В цепь ООС для стабилизации амплитуды генерируемых колебаний включают терморезистор R с отрицательным ТК R Увеличение амплитуды колебаний вызывает уменьшение сопротивления терморезистора. При этом увеличивается глубина ООС, приводящая к уменьшению амплитуды колебаний.