Понятие о колебательном контуре

Общие сведения о генераторах гармонических колебаний

Генераторами гармонических колебаний называют устройства, которые преобразуют энергию источника постоянного напряжения в энергию гармонических колебаний.

Различают два вида генераторов гармонических колебаний: генераторы с внешним возбуждением и самовозбуждающиеся генераторы (автогенераторы).

Генератор с внешним возбуждением представляет собой резонансный усилитель мощности гармонических колебаний.

Для работы такого генератора на его вход нужно подать возбуждающие гармонические колебания, уже полученные в другом устройстве, но имеющие небольшую мощность. Под действием внешних возбуждающих колебаний происходит преобразование энергии постоянного напряжения в энергию гармонических колебаний. В этом смысле резонансный усилитель является генератором гармонических колебаний.

Самовозбуждающиеся генераторы (автогенераторы) гармонических колебаний не требуют внешнего возбуждающего напряжения. В таких устройствах при выполнении определенных условий гармонические колебания возбуждаются автоматически. Поэтому автогенераторы в электронной аппаратуре используются в качестве задающих генераторов, т.е. первичных источников гармонических колебаний.

Независимо от назначения автогенераторов, они должны удовлетворять следующим общим требованиям: иметь достаточно высокое постоянство (стабильность) частоты колебаний и выходной мощности, а также возможно близкую к синусоидальной форму выходного напряжения.

Принцип работы LC-генератора.

Рисунок 1 – Структурная схема LC-генератора.

Схема (Рисунок 1) содержит усилительный элемент 1, нагрузкой которого является колебательный контур 2. часть мощности с выхода усилительного элемента через цепь обратной связи 3 поступает на вход усилительного элемента. устройство получает питание от источника постоянного напряжения 4.

Понятие о колебательном контуре

Возьмем идеальный колебательный контур (Рисунок 2), т.е. когда в конденсаторе С, индуктивности L и соединительных проводах отсутствуют потери энергии.

Рисунок 2 – Параллельный колебательный контур.

Поставим ключ S1 в положение 1. конденсатор зарядится до напряжения источника питания. Поставим ключ S1 в положение 2. через индуктивность L протекает ток I₁ (сплошная линия) и на ней возникает напряжение, обозначенное + и -. При этом электрическая энергия конденсатора преобразуется в магнитную энергию в индуктивности. После разряда конденсатора, когда I₁ стремится к нулю, возникает ЭДС самоиндукции, полярность которой обозначим «+» и «-», и протекает ток I₂. конденсатор перезаряжается, на обкладке 2 появляется положительный потенциал, а на обкладке 1 отрицательный. Магнитная энергия, записанная в индуктивности, превращается в электрическую. Далее процесс повторяется, т.е. в колебательном контуре возникают незатухающие колебания (Рис. 3а). Так как в реальном колебательном контуре в соединительных проводах, конденсаторе и индуктивности возникают потери энергии, то в реальном колебательном контуре возникают затухающие колебания. Частота колебаний определяется по формуле:

.

Рисунок 3 – а) Незатухающие колебания; б) Затухающие колебания.