Структурная схема генератора. Условия баланса фаз и амплитуд

Электронным генератором называют устройство, преобразующее с помощью усилительных элементов энергию источников питания в энергию электрических колебаний заданной формы и частоты. По форме генерируемых колебаний различают генераторы гармонических колебаний и релаксационные (импульсные) генераторы. По виду избирательной цепи различают LC-генераторы и RC-генераторы гармонических колебаний.

Структурная схема LC-генератора показана на рис.4.1. В колебательном контуре непрерывно возникают и постоянно затухают из-за наличия потерь собственные энергетические колебания с малыми амплитудами, частота которых определяется параметрами контура. Причиной колебаний являются флуктуационные токи, вызванные тепловым движением электронов в проводнике. Усилительный элемент и цепь обратной связи предназначены для превращения этих колебаний в незатухающие. Процесс возникновения и нарастания колебаний происходит до тех пор, пока в автогенераторе не установятся установившиеся значения тока и напряжения, обусловленные нелинейными свойствами усилительного элемента.

Рис.4.1. Структурная схема генератора

Для анализа процессов в автогенераторе можно выделить два звена, коэффициенты передачи которых зависят от амплитуды и частоты колебаний. Коэффициент усиления петли положительной обратной связи можно записать в виде

T(A,jw) = K(A) – K_ос(jw).

Для возникновения автоколебаний обратная связь должна быть положительной и петлевое усиление должно быть больше единицы.

Установившийся режим автоколебаний описывается уравнением

T(A,jw) = K(A_г) – K_ос(jw_г) = 1.

Это уравнение обычно распадается на два условия:

а) баланс фаз (из которого определяется частота колебаний)

argT(A,jw) = j_к + j_ос = 2pn, где n = 0, 1, 2, …;

б) баланс амплитуд (из которого определяется амплитуда колебаний)