Электроника в вопросах и ответах - И. Хабловски

На рис. 10.3 изображено несколько вариантов схем. Особого внимания заслуживает схема на рис. 10.3, а, в которой база транзистора питается переменным напряжением с части обмотки катушки резонансного контура. Такое включение предотвращает демпфирование резонансного контура транзистором.

Некоторые из представленных схем запитываются последовательно, другие параллельно. В схеме с последовательным питанием постоянная составляющая тока коллектора протекает через одну из катушек генератора. При параллельном питании постоянная составляющая тока коллектора не протекает через катушки, так как она отделена с помощью шунтирующего конденсатора Сш. Последовательно с коллектором включен высокочастотный дроссель, который обеспечивает большое сопротивление между коллектором и массой. В схеме на рис. 10.3, б подстроечный конденсатор находится в цепи коллектора. Недостатком такого решения является высокий потенциал конденсатора относительно массы. В этом случае подстроечный конденсатор и его ось должны быть изолированы от монтажной платы (шасси).

Рис. 10.3. Схемы генераторов с индуктивной ОС:

а — с контуром в цепи базы транзистора; б — с перестраиваемым контуром в цепи коллектора и последовательным питанием; в — схема с параллельным питанием; г — генератор по схеме с ОБ; д — ламповый генератор с параллельным питанием

Что такое трехточечный генератор с индуктивной ОС?

Схема подобного генератора изображена на рис. 10.4, а. Это одна из наиболее часто используемых схем. Трехточечный генератор с индуктивной ОС характеризуется использованием в настраиваемом контуре разделенной катушки L. Отсюда происходит и другое название трехточечного генератора — генератор с разделенной индуктивностью. Из эквивалентной схемы (рис. 10.4, б) следует, что одна часть катушки (L2 + М) включена между базой и массой, а другая (L1 + М) — между коллектором и массой. Следовательно, обе части катушки L совместно с конденсатором С образуют четырехполюсник, соединяющий коллектор с базой. Можно показать, что сдвиг фазы между напряжением на коллекторе и напряжением на базе или между входом и выходом четырехполюсника составляет 180°[24], что необходимо для поддержания колебаний. Усиление в схеме зависит от коэффициента передачи по току транзистора. Обычно отвод выполняется на 1/10 длины всей катушки. Остальные элементы схемы на рис. 10.4 выполняют те же функции, что и генератор с индуктивной ОС. Резисторы R1, R2 и конденсатор С1 образуют цепь смещения. Конденсатор С2 заземляет по переменному току отвод катушки, а резистор Rа цепи эмиттера ограничивает ток коллектора до безопасного максимального начального значения. Несмотря на последовательное питание, в схеме имеется высокочастотный дроссель, который разделяет резонансный контур и положительный зажим источника напряжения питания.

При сохранении высокой добротности катушки частота генератора выражается формулой f0 =1/(2π√(L·C)) и, следовательно, не зависит от расположения вывода на катушке индуктивности.

Рис. 10.4. Трехточечный генератор с индуктивной ОС:

а — электрическая схема; б — эквивалентная схема включения контура

Другие варианты трехточечного генератора с индуктивной ОС показаны на рис. 10.5.

Рис. 10.5. Трехточечные схемы генераторов с индуктивной ОС:

а — с последовательным питанием и заземленным перестраиваемым конденсатором; б — с дополнительным выводом катушки; в — на полевом транзисторе; г — на электронной лампе

Схема на рис. 10.5, а также питается последовательно, однако перестраиваемый конденсатор заземлен, поэтому в отличие от предыдущей схемы нет необходимости в его полной изоляции от массы.

В схеме на рис. 10.5, б используется дополнительный отвод на катушке, чтобы препятствовать демпфирующему действию транзистора и, следовательно, получить большую добротность. Трехточечные генераторы с индуктивной ОС на полевом транзисторе и электронной лампе представлены соответственно на рис. 10.5, в, г.

Что такое трехточечный генератор с емкостной ОС?

Емкостная трехточечная схема генератора (рис. 10.6, а) несколько отличается от индуктивной. Разница заключается в том, что в емкостной трехточечной схеме в качестве делителя используется конденсатор, а не катушка индуктивности. Подобный генератор также называют генератором с разделенной емкостью. На практике разделение конденсатора сводится к использованию двух последовательно включенных конденсаторов. Из эквивалентной схемы (рис. 10.6, б) следует, что четырехполюсник, включенный между коллекторов и базой и инвертирующий фазу выходного напряжения, состоит из индуктивности L, и конденсаторов C1 и С2.Действующее на конденсаторе С1 напряжение подводится к базе после усиления предназначено для поддержания колебаний в схеме.

Рис 10.6. Трехточечный генератор с емкостной ОС:

а — электрическая схема; б — эквивалентная схема включения контура

Емкость конденсатора C1 обычно равна емкости конденсатора С2. Частота колебаний зависит от индуктивности и эквивалентной емкости Сэкв = C1C2/(C1 + С2) согласно формуле f0 = 1/(2π√(L·Сэкв)).

Перестройка генератора возможна путем одновременного изменения емкости обоих конденсаторов, поскольку отношение этих емкостей должно поддерживаться постоянным. Существуют также схемы с одиночным подстроечным конденсатором.

Другие варианты трехточечного генератора с емкостной ОС изображены на рис. 10.7. Схема на рис. 10.7, а содержит одиночный подстроечный конденсатор. Конденсаторы С1 и С2 обеспечивают соответствующий делитель напряжения. Схема с параллельным питанием представлена на рис 10.7, б. Конденсатор C1 в этой схеме используется учитывая механическую симметрию схемы.

Рис. 10. 7. Трехточечные схемы генераторов с емкостной ОС:

а — с одиночным перестраиваемым контуром; б — на полевом транзисторе; в — на электронной лампе

В чем разница между генератором по схеме Клаппа и трехточечным генератором с емкостной связью?

Разница между этими генераторами минимальна. Генератор Клаппа (рис. 10.8) является модификацией трехточечного генератора с емкостной ОС, заключающийся в использовании подстроечного конденсатора С3, включенного последовательно с катушкой индуктивности контура. Конденсаторы С1 и С2 образуют емкостный делитель напряжения, как в генераторе по трехточечной емкостной схеме.

Рис. 10.8. Генератор Клаппа

Что таксе генератор с резонансными контурами на входе и выходе?

Схема такого генератора показана на рис. 10.9. Он содержит два резонансных контура: один в цепи базы транзистора, другой — в цепи коллектора. Связь между контурами устанавливает результирующая емкость между коллектором и базой. Эта емкость состоит из обратной емкости транзистора и дополнительной внешней емкости. Колебание в схеме возникает в том случае, когда оба резонансных контура будут иметь сопротивление индуктивного характера. Это означает, что резонансные частоты контуров несколько выше, чем резонансная частота колебаний схемы. С учетом этого свойства схему можно свести к схеме трехточечного генератора с индуктивной связью.

Рис. 10.9. Генератор с резонансным контуром на входе и выходе

Какие факторы вызывают нестабильность частоты?

На нестабильность частоты генераторов влияют много факторов, наиважнейшими из которых являются температура, влажность, напряжение питания, недостаточная добротность контура и механические воздействия. Изменения температуры вызывают механические напряжения и деформации в катушке индуктивности и конденсаторе, которые имеют непосредственное влияние на параметры этих элементов. Аналогично влажность, влияя в основном на диэлектрическую проницаемость диэлектрика конденсатора, вызывает изменение его емкости.