содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ. СПОСОБЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРОВ

Возбудитель. Возбудитель — устройство, предназначенное для выработки колебаний высокой частоты. В его состав обязательно входит генератор с самовозбуждением, который может быть дискретным, или с плавной перестройкой частоты по всему рабочему диапазону передатчика. Для стабилизации и преобразования частоты задающего генератора в состав возбудителя дополнительно могут входить умножители частоты, генераторы, стабилизированные кварцем, балансные смесители, усилители.

Генераторы с самовозбуждением являются источниками высокочастотных колебаний. Они собираются на
триодах или пентодах, по одноконтурной или двухконтурной схеме с умножением частоты и одновременным ее усилением, с различными способами подачи напряжения на аноды генераторных ламп, с различными способами обратной связи.

Рис. 3. Схема автогенераторов:
а — с последовательным питанием; б — трехточечная схема; в — с параллельным питанием; г — транзисторная с индуктивной обратной Связью; д — транзисторная емкостная; е — транзисторная индуктивная
 

По способу подачи постоянного напряжения на анод ламповые генераторы бывают с последовательным и параллельным питанием. В первом случае постоянная составляющая анодного тока проходит через катушку индуктивности колебательного контура (рис. 3, а); во втором — колебательный контур включается параллельно анодной цепи (рис. 3, б, в) и связан с анодом через разделительный конденсатор.

По виду связи сеточной цепи с колебательным контуром генераторы бывают с индуктивной, автотрансформаторной, емкостной и катодной связью. На рис. 3 приведены схемы некоторых ламповых и транзисторных генераторов с самовозбуждением.

Практически все схемы генераторов с самовозбуждением можно свести к обобщенной трехточечной схеме, в которой один колебательный контур тремя точками подключается к трем электродам лампы или транзистора. В зависимости от того, через какой элемент L или С-контур подсоединяется к электродам лампы или транзистора, трехточечные схемы генератора называются индуктивными или емкостными (рис. 3, в, г, д, е). Для повышения стабильности задающих генераторов применяются параметрическая и кварцевая стабилизация частоты.

Условия самовозбуждения в схемах ламповых генераторов. Для возникновения (самовозбуждения) колебаний в генераторе должны быть выполнены два условия: достаточная величина обратной связи, независимо от способа ее осуществления; соответствие нарастания напряжения на управляющей сетке лампы нарастанию анодного тока. Подача напряжения обратпой связи на управляющую сетку генератора нужной полярности достигается правильным включением концов индуктивности связи LCB.

Процесс возникновения колебаний в генераторе с самовозбуждением (рис. 3, а) начинается с подачи анодного напряжения при условии, что катод лампы разогрет до нормальной рабочей температуры. В лампе начинает протекать нарастающий по величине анодный ток. Одновременно происходит заряд конденсатора Са колебательного контура через открытую лампу до напряжения, почти равного величине напряжения источника питания.

Вследствие нестабильности процессов, происходящих в генераторе (нарастание и уменьшение анодного тока, протекающего по лампе и элементам, включенным в ее анодную цепь), в контуре генератора La, Са возникнет колебательный процесс, оказывающий влияние на нарастание и уменьшение анодного тока. Частота колебаний генератора определяется величинами индуктивности La и емкости Са колебательного контура, а их наличие в анодном контуре определяется по свечению неоновой лампы, связанной, например индуктивно, с колебательным контуром. При выполнении условий самовозбужденпя эти колебания будут незатухающими.

Лампа в генераторе выполняет роль управляющего элемента, регулирующего время, в течение которого должна производиться подача энергии от источника питания в колебательный контур. Величина же этой энергии определяется величиной обратной связи между анодом и управляющей сеткой лампы.

Стабилизация частоты. В связи с тем что колебательные системы задающих генераторов подвержены температурному воздействию, их элементы склонны к изменению своих параметров, что, в свою очередь, приводит к изменению параметров (частоты и амплитуды), вырабатываемых ими колебаний. Колебания становятся нестабильными.

Под нестабильностью частоты задающего генератора (передатчика, колебательной системы) понимается отношение ухода частоты за единицу времени (секунду) от ее номинального значения:

Нестабильность современных генераторов находится в пределах 10^-4—10^-10.

Для повышения устойчивости работы генераторов широко применяется параметрическая и кварцевая стабилизация частоты. В первом случае в колебательные системы включают одновременно элементы, изготовленные из материалов с различными знаками температурного коэффициента. Например, включенные последовательно или параллельно конденсаторы с различными температурными коэффициентами будут сохранять их общую емкость постоянной для данного вида соединения.

Стабильность параметров катушек индуктивности при температурных колебаниях окружающей среды поддерживается специальным способом их изготовления, например впеканием ее витков в каркасы с малыми значениями температурного коэффициента.

При кварцевой стабилизации используется свойство кварца устойчиво сохранять свои геометрические размеры в пределах рабочих температур. Вырезанные специальным

образом пластинки из кристаллов кварца используются как элементы индуктивности колебательного контура. Нестабильность кварцевых генераторов не хуже 10-6—10~8. Некоторые схемы кварцевых генераторов приведены на рис. 4.

Получили распространение схемы дискретной и диапазонной стабилизации частоты. При дискретной стабилизации на каждой заданной частоте или ее гармонике используется собственный кварц. При диапазонной стабилизации кварцевый генератор работает совместно с генератором плавного диапазона, элементы колебательного контура которого собраны на обычных конденсаторах и индуктивностях. В этом случае нестабильность возбудителя определяется как сумма нестабильностей кварцевого и диапазонного генераторов.

Стабилизирующие свойства кварца проявляются в большей степени в том случае, когда рабочая частота возбудителя (после смешения) близка к частоте кварца, а колебания генератора плавного диапазона значительно ниже колебаний кварцевого генератора. Нестабильность такого возбудителя определяется из выражения:

В случаях когда колебания генератора плавного диапазона близки по своему значению к колебаниям смесителя, а колебания кварцевого генератора значительно отличаются от них, нестабильность возбудителя будет в основном определяться нестабильностью генератора плавного диапазона. Кварцевый генератор выполняет в таких схемах главным образом функции элемента, расширяющего диапазон возбудителя, и почти не участвует в стабилизации частоты.