и выходную емкости транзистора, его проводимости, индуктивности выводов. Для простоты понимания физических процессов работы автогенератора будем полагать этементы схемы чисто реактивными, имеющими малые активные погерп, т. е. Zj = iXi, = iX, Z3 = iX.

Транзистор выбирают так, чтобы он работал на частотах, соответствующих нижним рабочим частотам /раолг <С/max. где инерционные свойства пренебрежимо малы и их можно не учитывать.

а) Ю

Рис. 6.8

Рис. 6.9

На основании сделанных допущений рабочая частота 1енерации будет равна резонансной частоте контура, при которой Х-\- X X~ =0, Как было показано, для выполнения баланса фаз необходимо обеспечи1Ь фос = - ф = 180°. С этой целью реактивные элементы Л2 и Хз должны иметь различные знаки Кроме того, должно выпол-

няться условие!

Рис. 6.10

21. Только в этом случае напряжение на будет отличаться по фазе на 180° от напряжения на Х где = - {Х + Х).

Коэффициент передачи цепи ОС /<ос ~ = .x/fBbb. = iJ{X.,)l(j (Х,) = XJX,.

Таким образом, для возникновения автоколебаний необходимо, чтобы 1) реактивные элементы Х и Л2 имели одинаковые знаки, 2) реактивные элементы 2 и Хз были различны гю знаку; 3) выполнялось условие I Хз > I X2I.

Из-за конструктивных особенностей индуктивные катущки более громоздки по сравнению с конденсаторами. По этой и ряду других причин схема емкостной трехточки получила преимущественное распространение при построенип автогенераторов.

Одной из особенностей автогенераторов является с1абильность рабе чей частоты. Зависимость усилительных свойств транзистора, его входной и выходной проводимостей от питающих напряжений, температуры окружающей среды, режима работы является одной из главных причин нестабильной работы автогенераторов. Более высокая стабильность частоты достигается в модифицированной схеме емкостной трехточки, известной как схема Клаппа (рис. 6.10). Введение конденсатора Сз уменьшает коэффициент включения транзистора в контур, снижая дестабилизирующее влияние его параметров на частоту авто-енератора. Схсу Клангп можно выполнить только иа транзисторах.

так как уменыиепие коэф(1жциента включения активного прибора р (транзистора, лампы) в контур приводит к снил.еплю эквивалентного сопротивления нагрузки = р /? ), В схемах транзисторных автогенераторов сопротивление нагрузки составпяе! несколько сотен ом. в то время как в ламповых автогенераторах оно повышается до нескольких киЛJOм В схеме Клаппа можно получить индуктивность контура L такой величины, при которой достигается ее максимальная добротность па рабочей частоте. При эю.м избыточное сопротнвле!И1е индуктивности компенсируется соответствующим подбором емкости конде;.-сатора Сд.

Автогенератор, собранный по схеме Клаппа, представлен на рис. 6.7. Колебательный контур автогенератора состоит из конденсаторов Ci, С С4 и ин [уктивной катушки Lj. Конденсатор С, служит для регулирования связи генератора с нагрузкой. Катушки и Lg предназначены для разделения ВЧ-цепи и цепи питания по постоянному току. Остальные эле.менты схемы обеспечивают заданный режим работы транзистора по постоянному току (R, R, Rs) или являются блокировочными элементами (Сз, С ).

§ 6.5. Расчет транзисторных автсге!1ераторов

] ехническнй расчет транзисторных автот-енераторов состоит из энергетического расчета режима работы транзистора, включая цепь базы, электрического расчета элементов ВЧ-части схемы, блокировочных элементов и цепи стабилизации режима работы транзистора по постоянному току.

Температурную стабильпос!Ь частоты и влияние питающих напряжений на генерируемую частоту не определяют из-за сложности расчета и отсутствия сведений об изменении параметров транзистора в диапазоне рабочих температур и питающих напряжений

При расчете транзисторных автогенераторов необходимо учитывать такие факторы, как нелинейная зависимость тока коллектора от напряжения базы, влияние входной и выходной проводи.мостей транзистора на колебательную систему и запаздывание по времени импульса коллекторного тока относительно напряжения возбуждения базы.

Нелинейность начального участка характеристики тока коллектора обычно не учитывают при расчете на мощность, близкую к максимальной мощности транзистора В автогенераторах транзисторы не полностью используют по мощности и работают на нелинейном начальном участке. Применяемая при расчете усилителей мощности кусочно-линейная аппроксимация характеристик в данном случае дает боль-Шую погрешность определення токов. Применение кусочно-параболической аппроксимации характеристик юка коллектора (базы) в виде Функции

f =a(eg-£б) при ед> Е;

/н=0 при е<Еб

повышает точность расчета. Здесь Еб - напряж ение отсечки парабвды; а - квадратичная крутизна характеристики.

Рис. 6,11

Для определения параметров а и Eq необходимо знать координаты двух точек реальной характеристики тока коллектора транзистора. Постоянную составляющую и первую гармонику тока коллектора находят по следующим формулам:

Iпо-=aUlyh{Qy, I = aUly\(Q),

где 7* (6), у[> (9) - коэффициенты разложения импульсов коллекторного тока при кусочно-параболической аппроксимации. Аналогич- ные формулы, но с другим значением парамет-

ра а, используют при расчете токов базы.

Максимальное значение тока коллектора

/ктах =aUl{\-COSef.

Расчет остальных параметров режима работы транзистора проводят по формулам, соответствующим кусочно-линейной аппроксимации характеристик. Отличительной особенностью данной методики расчета является учет изменения зависимости крутизны характеристики первой гармоники тока коллектора от амплитуды напряжения возбуждения при постоянном угле отсечки: 5 = af/oYi (9). При кусочно-линейной аппроксимации крутизна характеристики Si = const при 6 = const.

При расчете следует учитывать входную и выходную проводимости транзистора. На рис. 6.11 приведены упрощенная схема емкостной трехточки и эквивалентная схе.ма транзистора. Как известно, коэффициент передачи цепи ОС в идеализированном автогенераторе Кос = XJX. Входная и выходная проводимости транзистора включены параллельно конденсаторам Q и С, что приводит к изменению Кос как по величине, так и по фазе. Рис. 6.12 Влияние комплексного характера Кос нейтрализуют соответствующей расстройкой контура автогенератора или введением дополнительной фазирующей цепочки, которая компенсирует набег фазы ВЧ-напряжения в цепи ОС и самом транзисторе.

При учете запаздывания по времени импульса коллекторного тока относительно напряжения возбуждения на базо-эмиттерном переходе, которое определяется инерционными свойствами транзистора и проявляется в области средних и высоких частот, крутизна характеристики коллекторного тока начиная с частот, превышающих 0,3 /,з, оказывается величиной комплексной:

5i = Sie + s.

Фаза Ф5 = - aictg (о/оз.). 114