Реферат: Базовые схемы режимов самовозбуждения - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Базовые схемы режимов самовозбуждения

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 81 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

19 22 АНАЛИЗ РЕЖИМОВ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ. БАЗОВЫЕ СХЕМЫ Содержание Введение Сравнительный анализ режимов самовозбуждения гене рат о ра Автогенератор с трансформаторной обратной связью Автогенератор на туннельном диоде Обобщенная схема трехточечного генератора Заключение Литература Введение Проведя сравнительный анализ режимов самовозбужден ия автогенер а тора, отметив д остоинства и недостатки этих режимов, необходимо акцентировать вниман ие на совмещении их достоинств в автоматическом смещении путем ан а лиза конкретных схем его обеспе чения. Рассматривая базовые схемы автогенераторов с приме нением трансформ а торов и тун нельных диодов, особое внимание следует уделить на понимание ку р сантами физических процессов, прои сходящих при самовозбуждении и работе г е нераторов, а также сделать опору на изученные теоретически е основы автокол е баний. Первый патент на трехточечную схему выдан инженеру американской фи р мы "Вестерн электрик" Р. Хартлею ( 1975 г.), имя которого она носит в радиот е х нической литературе. Это и ндуктивная трехточка. В схеме Хартлея обратная связь изменяется путем п еремещения точки присоединения катода по виткам к а тушки индуктивности контура. В 1918 году и нженер той же фирмы Э. Ко л питц запатентовал схему лампового генератора с емкостной обратной связью. С хемы Хартлея и Колпитца являются основными схемами автогенераторов и п рототипами всех исторически более поздних автог е нераторов. В конце первой мировой войны в ламповой технике генер ирования незат у хающих колеб аний были сделаны попытки использовать внутриламповые емк о сти. Положительная обратная связь чер ез емкость сетка-анод триода, с которой боролись в радиоприемниках, здес ь оказалась полезной. Одна из ранних схем такого типа имела два контура – один в анодной цепи, другой – в с е точной цепи и была эквивалентна индуктивной трехточке. Колеба ния возн и кали, когда контуры были несколько расстроены относительно частоты генерации и имели инду кти в ное сопротивление. Эта с хема нашла применение на коротких волнах в радиол ю бительской практике 20-х годов. Позднее появились другие варианты двухко н турных генераторов. Важно подчеркнуть, что все они сводились ли бо к индуктивной, либо к емкостной трехточкам. При н ципы построения ламповых генераторов сохранились до наших дней, несмо т ря на то, что элементная база шагнула далеко вперед (от ламповог о триода до интегральных микросхем). Сравнительный анализ режимов самовозбуждения генерат о ра Проведем сравн ительный анализ режимов самовозбуждения, используя при этом различные х арактеристики автогенератора. Мягкий режим. Если рабочая точка находится на участке характерист ики i K ( u БЭ ) с наибол ь шей кр утизной, то режим самовозбуждения называется мягким. Проследим за изменениями амплитуды тока первой гармоники в зависимост и от величины коэффициента обратной связи К ОС . Изменение К ОС пр и водит к изменению угла наклона п рямой обратной связи (рис.1) а) б) Рис. 1 Мягкий режим самовозбужден ия При К ОС = К ОС1 состояние п окоя устойчиво и генератор не возбуждается, амплитуда колебаний равна нулю (рис. 1 б). Величина К ОС = К ОС2 = К КР являе т ся граничной (критической) между устой чивостью и неустойчивостью состояния покоя. При К ОС = К ОС3 > К КР состояние покоя неустойчиво, генератор возбудится, и величина I m 1 установитс я соответствующей точке А. При увеличении К ОС вел и чина первой гармоники выходного тока будет плавно расти и п ри К ОС = К ОС4 установитс я в точке Б. При уменьшении К ОС амплитуда колебаний будет уменьшаться по той же крив ой и колебания сорвутся при коэ ф фициенте обратной связи К ОС = К ОС2 < К КР . В качестве выводов можно отметить следующие особенности мягкого р е жима самовозбуждения: - для возбуждения н е требуется большой величины коэффициента обра т ной связи К ОС ; - возбуждение и сры в колебаний происходят при одном и том же зн а чении коэффициента обратной связи К КР ; - возможна плавная регулировка амплитуды стационарных колебаний п у тем изменения величины коэффициента обратной связ и К ОС ; - как недостаток сл едует отметить большое значение постоянной соста в ляющей коллекторного тока, что привод ит к малому значению КПД. Жесткий режим. Если рабочая точка находится на учас тке характеристики i K = f ( u БЭ ) с малой крутизной S < S MAX , то режим самовозбуждени я называется жестким. Проведем анализ режима (аналогично мягкому режиму самовозбуждения) по к олебательной характеристике автогенератора I m 1 = f ( U m БЭ ) и характ е ристике I m 1 = f ( К ОС ), пред ставленных на р исунках 2 а) и б) соответстве н но. а) б) Рис. 2 Жесткий режи м самовозбуждения Анализируя точки пересечения прямых обратной связи с колебательной ха рактеристикой, приходим к выводу, что возбуждение автогенератора пр о изойдет, когда коэффициент обра тной связи превысит величину К ОС3 = К ОСКР . Дальнейшее увеличение К ОС приводит к небольшому увеличению ам плитуды первой гармоники выходного (коллекторного) тока I m 1 по пути В-Г-Д. Уменьшение К ОС до К ОС1 не приводит к срыву колебаний, так как то чки В и Б усто й чивы, а точка А у стойчива справа. Колебания срываются в точке А, т. е. при К ОС < К ОС1 , так как точка А н е устойчива слева. Таким образом, можно отметить следующие особенности работы генерат о ра при жестком режиме самовозбу ждения: - для самовозбужден ия требуется большая величина коэффициента обра т ной связи К ОС ; - возбуждение и сры в колебаний происходят ступенчато при разных зн а чениях коэффициента обратной связи К ОС ; - амплитуда стацион арных колебаний в больших пределах изменяться не может; - постоянная состав ляющая коллекторного тока меньше, чем в мягком р е жиме, следовательно, значительно выше КПД. Сравнивая положительные и отрицательные стороны ра ссмотренных режимов самовозбуждения, приходим к общему выводу: надежно е самово з буждение генератор а обеспечивает мягкий режим, а экономичную работу, выс о кий КПД и более стабильную амплитуду к олебаний – жесткий режим. Стремление объединить эти преимущества привело к ид ее использования автоматического смещения, когда генератор возбуждает ся при мягком режиме самовозбуждения, а его работа происходит в жестком режиме. Сущность автом а тичес кого смещения рассмотрена ниже. Автоматическое смещение . Сущность режима заключается в том, что для обеспечени я возбуждения автогенератора в мягком режиме исходное положение рабоч ей точки выбир а ется на линей ном участке проходной характеристики с максимальной крутизной. Эквива лентное сопротивление контура выбирается таким, чтобы выпо л нялись условия самовозбуждения. В про цессе нарастания амплитуды колебаний режим по пост о янному току автоматически изменяется и в стационарном состоянии устанавлив а ется режим работы с отсечкой выходного тока (тока коллектор а), т. е. автогенер а тор работае т в жестком режиме самовозбуждения на участке проходной характерист и ки с малой крутизной (рис. 3 ). Рис. 3 Принцип автоматического смещения автогене ратора Напряжение автоматического смещения получают обыч но за счет тока базы путем включения в цепь базы цепочки R Б C Б (р ис. 4) . Рис. 4 . Схема автоматического смещения за счет тока базы Начальное напряжение смещения обеспечивается исто чником напряж е ния Е Б . При возрастании ам плитуды колебаний увеличивается напряжение на рез и сторе R Б , создаваемое постоянной соста вляющей базового тока I Б0 . Результирующее напряжение смещения ( Е Б - I Б0 R Б ) при этом уменьшается, стр е мясь к Е БСТ . В практических схемах начальное напряжение смещения обеспечивается с помощью базового делителя R Б1 , R Б2 (рис. 5 ). Рис. 5 . Автоматическое смещение с помощью базового делителя В этой схеме начальное напряжение смещения где – ток делителя. При возрастании амплитуды колебаний постоянная составляющая тока базы I Б 0 увеличивается и смещение Е Б уменьшается по величине, достигая значения Е БСТ в установивше мся режиме. Конденсатор С Б предотвращает короткое замык а ние резистора R Б1 по постоянному току. Следует отметить, что введение в схему генератора цепи автоматического смещения может привести к явлению прерывистой генерации. Причиной ее во з никновения является запазд ывание напряжения автоматического смещения относительно нарастания а мплитуды колебаний. При большой п о стоянной времени = R Б С Б (рис. 8.41) колеба ния быстро нарастают, а смещ е ние остается практически неизменным – Е Б.НАЧ . Далее смещение начинает изменяться и может оказаться меньше той критической величины, при которой еще выпол няются условия ст а ционарнос ти, и колебания сорвутся. После срыва колебаний емкость С Б будет медленно разр яжаться через R Б и смещение вновь будет стремиться к Е Б.НАЧ . Как только крутизна станет достаточно большой, генератор снова возбудится. Далее процессы будут по вторяться. Таким образом, колебания периодически будут во з никать и снова срываться. Прерывистые колебания, как правило, относятся к нежелательным явлен и ям. Поэтому очень важно расчет э лементов цепи автоматического смещения пр о водить так, чтобы исключить возможность возникновения п рерывистой генер а ции. Для исключения прерывис той генерации в схеме (рис. 3 ) величину C Б выбирают из р а венства Автогенера тор с трансформаторной обратной связью Рассмотрим упрощенную схему транзисторного автогенератора гармонич е ских колебаний с трансформа торной обратной с вязью (рис. 6 ). Рис. 6 . Автогенератор с трансформаторной обратной связью Назначение элементов схемы: 1) транзистор VT p - n - p типа, в ыполняет роль усилительного нелинейного элемента; 2) колебательный к онтур L K C K G Э задает част оту колебаний генератора и обеспечивает их гармоническую форму, вещест венная проводимость G Э характер и зует потери энергии в самом контуре и во внешней нагрузке, связа нной с ко н туром; 3) катушка L Б обеспеч ивает положительную обратную связь между колле к торной (выходной) и базовой (входной) цепями, она инду ктивно связана с кату ш кой ко нтура L К (коэффициент взаимоиндукции М); 4) источники питан ия Е Б и Е К обеспечиваю т необходимые постоянные напряжения на переходах транзистора для обес печения активного режима его раб о ты; 5) конденсатор С Р разделяет ге нератор и его нагрузку по постоянному току; 6) блокировочные к онденсаторы С Б1 и С Б2 шунтируют источники питания по переменному току, исключая бес полезные потери энергии на их вну т ренних сопротивлениях. Физические процессы в генераторе. При подключении источников питания Е Б и Е К эмиттерный переход смещ а ется в прямом направлен ии и возникает коллекторный ток i К ( t ), который в начале замыкается от + Е К через эмиттер – базу – коллектор тр анзистора и емкость С К на - Е К , поскольку емкость для перепада тока представляет собой корот кое замык а ние. Конденсатор С К заряжает ся, а затем начинает разряжаться через элементы контура L K G Э и в контуре возникают свободные колебания. Колебательный ток, проходя через L К , создает ЭДС взаимоиндукции в катушке L Б . Эта ЭДС прикл а дывается к эмиттерному переходу транзистора через е мкость С Б1 и управляет т о ками базы и колл ектора. Переменная составляющая коллекторного тока, протекающая по цеп и: коллектор, контур L K C K G Э , эми т тер, б аза, коллектор, восполняет потери энергии в контуре и, если выполнены усл овия самовозбуждения, то кол е бания в нем будут нарастать по амплитуде. Первое условие самово збуждения н а зывается фазовы м и оно достигается тем, что катушка L Б включается встречно к а тушке L К . В этом случае напряжение на баз е U БЭ будет изменяться в противофазе с напряжением на коллекторе (со ответственно, и с напряжением на контуре U К ) и выходная проводимость транз истора окажется отрицательной. Это означает, что транзистор является ис точником энергии по переменному току. Но одного фазового условия н е достаточно, необходимо еще выпо лнение амплитудного условия самовозбуждения, т. е. чтобы энергия W (+), поступающая в контур от тран зист о ра, превышала потери эн ергии W (-) на проводимости G Э . П рактически это дост и гается в ыбором М > М КР , где М КР – величина М, при которой выполняется р аве н ство W (+) = W (-). Частота генерируемых колебаний примерно равна рез онансной частоте ко н тура поскольку при Q >> 1, величина коэффициента затухания Достоинства схемы : возможность плавной, независимой регулировки част о ты (путем изменения С К ) и амплитуды (путем изменения М) колебаний. Недостаток схемы заключается в том, что на высоких частотах затруднена регулировка амплитуды колебани й из-за влияния паразитной емкости между катушками L K и L Б , п оэтому генераторы с трансформаторной обратной связью пр и меняются в диапазонах длинных и средних волн (ДВ и СВ). При расчете параметров генератора необходимо определить частоту ген е рируемых колебаний, резонан сную частоту контура, добротность контура, а та к же выполнение амплитудного и фазового условия самов озбуждения. Пример Автогенератор с трансформаторной обратной свя зью (рис. 6 ) имеет пар а метры контура L K = 3 мк Гн, С К = 90 пФ, G Э = 25 Ом. Определить частоту собственных затухающих колебаний колебательного к онтура 1 , резонансную частоту 0 и добротность Q колебательного ко н тура. Решение задачи. Поскольку включение катушек L Б и L K про изведено встречно, что обеспечивает противофазное изменение напряжени й на базе и коллекторе транз и стора, то фазовое условие самовозбуждения выполнено. Амплитудное услов ие самовозб у ждения будет дос тигнуто выбором М > М КР . Для определения режима свободных колебаний в контуре рассчитаем его па раметры. Частота собственных колебаний контура определяется выражением Для ее определения вычислим резонансную частоту контура и коэфф и циент затухания контура: Отсюда Добротность контура вычислим по формуле Как видно из приведенных расчетов, частота собственных колебаний и резо нансная частота контура, при добротности Q >> 1, практически совпадает (квазиколебательный режим), что подтверждает теоретические п о ложения. Автогенера тор на туннельном диоде Исторически туннельные диоды появились значительно позже, чем транз и сторы и лампы. Малые габариты и вес, высокая надежность и экономичность об у словили быстрое расширение области их применения. Во льт-амперная характер и стика у туннельного диода – типа N (рис. 7 ). Поэтому схема авт огенератора пол у чается прос то: к диоду подключают параллельный контур по переменному току (рис. 8.44 б), а режим по постоянному току выбирают так, чтобы рабочая точка О оказалась на падающем участке характ е р истики (рис. 7 ). а) б) Рис.7 . Вольт-амперная характеристика и схема генератора на туннельно м диоде Режим по постоянному току должен обеспечиваться с учетом внутреннего с опротивления источника R i . Для этого не обходимо решить систему двух уравн е ний: Графическое решение системы показано на рисунке 8.44 а. Рассмотрим два случая. В первом случае, при крутизне наклона характеристики | S ( U 0 )| > 1/ R i , сущ е ствует три возможных состоя ния, удовлетворяющих уравнениям системы – то ч ки А, О, Б. Анали з, с учетом емкости самого диода, показывает, что только точки А и Б, распол оженные на нарастающих участках характеристики, являются устойч и выми. Если точка покоя (точка О) на ходится на участке характеристики с отриц а тельным наклоном, то состояние схемы будет неустойчивым и рабочая точка самопроизвольно смещается в одно из крайних п о ложений (в точку А или точку Б). Во втором случае, при крутизне наклона характеристики | S ( U 0 )| < 1/ R i , с у ществует лишь одно состояние, у довлетворяющее уравнениям – точка О. Оно оказывается устойчивым и поэтому рабочая точка м ожет быть установлена на любом участке вольт-амперной характеристики с отрицательной крутизной, следовательно, фазовое условие самовозбужден ия выполняется. Амплитудное условие самовозбуждения будет выполнено, е сли | S ( U 0 )| > G Э , где G Э – прово д и мость контура в точках под ключения диода. Частота колебаний равна и может изменяться с помощью С К . Амплитуда колебаний изменяется путем изменения точ ки подключения диода к колебательному контуру. Если кату ш ки L 1 и L 2 не связаны единым магнитным полем, то коэффициент включения контура р а вен Если же катушки L 1 и L 2 образуют единую катушку с общим магни тным п о лем, то диод подключае тся к индуктивной ветви с коэффициентом включения, равным где n 1 и n 2 – число витков в частях катушки, обозначе нных на схеме L 1 и L 2 . Блокирово ч ная емкость С Б выбирается и з условия Достоинства схемы: 1) способность раб отать в очень широком диапазоне частот (от единиц к и логерц до десятков гигагерц); 2) высокая стабиль ность параметров при изменении температуры в шир о ких пределах; 3) низкий уровень с обственных шумов; 4) малое потреблен ие энергии от источников питания; 5) длительный срок службы; 6) малая чувствите льность к воздействию радиации. Недостаток с хемы – малая выходная мощность, что обусловлено малыми интервалами ток ов и напряжений в пределах падающего участка характ е ристики (с отрицательной крутизной). На пример, генератор на одном ту н нельном диоде с пиковым током до 10 мА обеспечивает мощность, не п ревышающую единиц ми л ливатт . Для получения большей мощности необходимо применять диоды с бол ь шими пиковыми токами. Обобщенная схема трехточечного автогенератора Кроме схемы автогенератора с трансформаторной обра тной связью сущес т вуют так н азываемые трехточечные схемы автогенераторов синусоидальных к о лебаний. В них нет катушек связи и по ложительная обратная связь достигается автотрансформаторным (потенци ометрическим) подключением цепи обратной связи к контуру, т. е. обратная с вязь реализована с помощью реактивных делит е лей напряжения емкостного или индуктивного типа. В трехточечном автогенераторе активный прибор (ламп а или транзистор) подключается к колебательному контуру в трех точках. И зобразим обобщенную схему замещения трехточечного генератора по перем енному т о ку, которая будет сп раведлива для любого ге нератора такого типа (рис. 8) . Рис. 8 . Обобщенная схема замещения трехточечного автогенератора Контур состоит из двухполюсников , , , которые обычно имеют сто ль малые потери, что можно считать их чисто реактивными: Обобщенная схема содержит усилитель с коэффициентом усиления и нагрузкой в виде контура Х 1 Х 2 Х 3 , а также цепь обратной связи, передающу ю часть выходного напряжения усилителя обратно на его вход с коэффициен том п е редачи Поскольку , Т о Фаза коэффициента усиления К в схеме с общим эмиттером (катод ом) на резонансной частоте контура равна 180 , так как сопротивление контура на этой час тоте чисто активно, а усилитель с общим эмиттером инвертирует сигнал. Сл едовательно, для выполнения фазового условия самовозбуждения г е нератора К + = 360 необходимо, чтобы = 180 . Это будет выпо лняться, если будет действительной и отрицательной величиной. В соответств ии с (8.40) можно утве р ждать, что э то будет выполняться при двух условиях: 1) Х 1 и Х 3 должны быть разного знака (разного характ ера реактивности); 2) | Х 3 | > | X 1 |.Частота ген ерируемых колебаний равна резонансной частоте контура, так как фазовое условие будет выполняться только на этой частоте. Из условия рез о нанса в контуре Х 1 + Х 2 + Х 3 = 0 следует, что Х 2 должен иметь знак, одинаковый с Х 1 и тогда Таким образом, можно сформулировать правило построе ния трехточе ч ного генератор а: между общим и управляющим, общим и выходным электродами ус и лительного элемента должны быть включ ены реактивные элементы одинакового характера реактивности, а между уп равляющим и выходным электродами – эл е мент противоположного характера реактивности. Соблюдение данного правила гарантирует выполнение фазового условия са мовозбуждения генератора. Если реактивные двухполюсники являются одноэлементными, то во з можны всего два варианта тре хточечных генераторов (рис. 9 ). а) б) Рис. 9 . Схемы трехточечных генераторов Схему, п редставленную на рисунке 9 , а называют индуктивной трехто ч кой, а на рисунке 8.46, б – емкостной трехточкой. Все вышеприведенные рассуждения и выводы справедливы и для трехт о чечных автогенераторов, собран ных на лампе. Нетрудно изобразить и аналоги ч ные схемы индуктивной и емкостной трехточки. Следует подчеркнуть, что двухполюсники , , , входящие в ко н тур, могут быть получены как полные соп ротивления сколь угодно сложных схем (например, колебательных контуров ), важно лишь, чтобы на частоте генерируемых колебаний они создавали нужн ую реактивность. В схемах авт о генераторов могут отсутствовать конденсаторы колебательных контуров, так как вместо них испол ь зуются междуэлектродные емкости. Заключение Каждая схема имеет свои достоинства и недостатки. По явление новых схем обусловлено желанием улучшить те или иные свойства и меющихся схем. Напр и мер, жела ние получить возможность независимой регулировки частоты и ампл и туды колебаний на всех более вы соких частотах вместе с определенными конструктивными удобствами, пол учить более высокую ст а биль ность частоты и т. д. Однако одновременного улучшения всех свойств, как пр авило, достичь не удается в силу их противоречивости, поэтому прих о дится отдавать предпочтение то й или иной схеме в зависимости от условий применения. Литература: 1. Богданов Н. Г., Лисичкин В. Г. Основы радиотехники и эл ектроники. Часть 8 , 2000 г. . 2. Никольский И. Н., Хопов В. Б., Варокосин Н. П., Григорьев В. А., Колесников А. А. Нелинейные ради о технические устройства связи. 1972.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Расписание в Академии ФСБ:
1. Строевая подготовка на «Гелендвагенах».
2. Расследование следователей.
3. Передача мочи сквозь стены.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Базовые схемы режимов самовозбуждения", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru