И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

• Название: Электроника в вопросах и ответах
• Автор: И. Хабловски
• Издательство: "Радио и связь"
• Жанр: Радиотехника
• Год: 1984

В книге популярно в форме вопросов и ответов объясняются физические основы электроники, электронные компоненты и схемы, особенности их применения. Удачно сочетается широта тематики — от дискретных полупроводниковых приборов до интегральных микросхем с простотой и наглядностью изложения материала.

Для широкого круга читателей.

---

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.

Колебания напряжения питания вызывают изменения частоты, связанные с изменением параметров транзисторов, ламп и других активных элементов, а также изменение амплитуды колебаний и связанную с этим возможность появления нелинейных эффектов. Можно показать, что стабильность частоты генератора в большой мере зависит от добротности Q резонансного контура. Если добротность контура слишком мала из-за неправильного конструирования катушки индуктивности либо уменьшилась из-за нагрузки генератора слишком малым сопротивлением, то при этом увеличивается нестабильность частоты.

Изменения частоты генератора могут происходить также под влиянием внешних механических сил, например ударов или вибраций. Вибрации могут вызывать модуляцию частоты генератора.