Электрические схемы ЗГ Классификация ЗГ По типу УЭ

Электрические схемы ЗГ Классификация ЗГ По типу УЭ: - ламповые - транзисторные По числу УЭ: - однокаскадные - двухкаскадные По типу резонансной ß-цепи: - RC- LC- кварцевые - камертонные (электромеханические) По схеме подключения ß-цепи к УЭ: - двухточечные - трёхточечные

Двухточечная (трансформаторная) схема ЗГ Резонансный контур (Lк, Cк) включен в коллекторную цепь транзистора VT. ПОС обеспечивается за счёт индуктивной связи контура с катушкой Lсв и определённого подключения концов этой катушки. Элементы R 1, R 2, Rэ совместно с блокировочными конденсаторами C 1, Cэ обеспечивают необходимый режим транзистора по постоянному току и его стабилизацию.

Трёхточечные однокаскадные схемы ЗГ 1. а) индуктивная б) автотрансформаторная трёхточка 2. емкостная трёхточка

Кварцевый резонатор. ЗГ на RC- элементах В качестве реактивных элементов контура нужно применять элементы, обладающие по возможности наибольшей добротностью (имеющие минимальные собственные потери). В качестве такого двухполюсника широко применяется кварцевый резонатор. Он имеет очень маленькие потери, следовательно, является высокодобротным элементом. Его эквивалентная схема: Где С 0 — ёмкость кварцедержателя, С 0>>Сk. Модуль комплексного сопротивления Zкв такого резонатора имеет 2 резонанса на частотах:

При этом для частот и сопротивление Zкв имеет емкостной характер, а для частот - индуктивный. Обычно используется область частот , которая отличается очень высокой крутизной изменения Zкв от частоты. На низких частотах трудно реализовать кварцевый резонатор, а L-элементы имеют большие габариты и малую добротность. Поэтому, как правило, ЗГ выполняют на RC - элементах. Если используется однокаскадый инвертирующий усилитель, то RCцепь ОС, обеспечивающая поворот фазы на 180 градусов, может быть выполнена по схеме

Основное применение получили RC- цепи, коэффициент передачи которых K(f) имеет некую частоту резонанса (квазирезонанса) fр. На этой частоте коэффициент передачи принимает максимальное или минимальное значение по сравнению с ближайшими соседними частотами. Один из вариантов такой цепи: Эта цепь представляет собой как бы последовательное соединение ФНЧ и ФВЧ. Коэффициент передачи этой цепи: Если , то на частоте квазирезонанса максимум модуля коэффициента передачи равен 1/3, а фаза равна 0. При включении такой резонансной RC- цепи между входом и выходом неинвертирующего усилителя с коэффициентом усиления больше 3 получим схему автогенератора:

RC- цепочка, представленная на рисунке, называется двойным Т- мостом: Для неё коэффициент передачи по напряжению имеет вид: Если , то Двойной Т- мост включают в цепь ОС инвертирующего усилителя. При этом на резонансной частоте ООС слабая и для неё могут выполняться условия самовозбуждения.

Стабилизация мощности ЗГ К изменению выходной мощности ЗГ приводят: Изменение питающих напряжений и температуры, старение элементов и изменение сопротивления нагрузки. Для уменьшения температурных отклонений используют термостатирование ЗГ. Влияние изменения напряжения питания ослабляют за счёт схем стабилизации питания. Для устранения нестабильности сопротивления нагрузки и повышения стабильности выходного напряжения используют следующие меры: 1. Применение буферного усилителя БУ стабилизирует сопротивление нагрузки для ЗГ и не передаёт на генератор гармоник (ГГ) изменения выходного напряжения ЗГ. Для этого БУ работает в нелинейном режиме:

В первом приближении БУ можно представить как двухсторонний ограничитель амплитуд с полосовым фильтром: Чем больше уровень сигнала, тем большую долю времени открыты диоды и соответственно больше ток Iд, ответвляемый в диодную цепь: 2. Применение систем автоматической регулировки усиления а) Стабилизация мощности осуществляется за счёт моста с терморезисторами Rт1 и Rт2 . В исходном положении мост разбалансирован. С ростом Uвых=Uзг растёт ток через Rт, изменяется сопротивление терморезистора и мост стремится к балансному состоянию. Т. о. , передача по цепи ОС уменьшается, на вход усилителя поступает меньший сигнал, падает и выходное напряжение. Основной недостаток такой цепи — большая инерционность.

В первом приближении БУ можно представить как двухсторонний ограничитель амплитуд с полосовым фильтром: Чем больше уровень сигнала, тем большую долю времени открыты диоды и соответственно больше ток Iд, ответвляемый в диодную цепь: 2. Применение систем автоматической регулировки усиления а) Стабилизация мощности осуществляется за счёт моста с терморезисторами Rт1 и Rт2 . В исходном положении мост разбалансирован. С ростом Uвых=Uзг растёт ток через Rт, изменяется сопротивление терморезистора и мост стремится к балансному состоянию. Т. о. , передача по цепи ОС уменьшается, на вход усилителя поступает меньший сигнал, падает и выходное напряжение. Основной недостаток такой цепи — большая инерционность.

б) В цепь ООС линейного БУ 2 включается регулирующий элемент (РЭ) — диод VD, управляемый медленно изменяющимся напряжением управления Uупр. При увеличении Uупр сопротивление РЭ растёт, соответственно увеличивается коэффициент передачи в цепи ОС и уменьшается коэффициент усиления БУ 2. Напряжение управления регулируется в зависимости от амплитуды напряжения на выходе БУ. Для этого используется цепь управления, содержащая выпрямитель 3, ФНЧ 4, схему сравнения 5 и усилитель сигнала ошибки 6. Такая схема обеспечивает постоянство выходного напряжения при действии различных дестабилизирующих факторов.

Умножители частоты Предназначены для умножения частоты ЗГ в заданное число раз. 1. Построение УЧ с помощью генератора гармоник и полосовой фильтрации Генератор гармоник (ГГ) — это устройство, искажающее форму и спектр входного синусоидального сигнала т. о. , чтобы в спектре выходного сигнала появились новые гармоники. Простейшим ГГ является усилитель-ограничитель, сигналы на входе и выходе которого:

Часто используют ГГ, в котором в качестве нелинейного элемента применяется нелинейная индуктивность. Для неё характеристика намагничивания и изменение индуктивности от протекающего тока: В схеме Rг>>Rн, поэтому ток через катушку имеет практически синусоидальную форму. Когда значение тока через катушку находится в пределах от I- до I+, выполняется условие XL>>XC и ток идёт через конденсатор, заряжая его. При IL(t)>I+ (или IL(t)

Полученный спектр: Основной недостаток такой схемы — отсутствие чётных гармоник. Его можно устранить, введя дополнительно в схему двухполупериодный выпрямитель. 2. Построение УЧ с помощью «захвата» частоты вспомогательного генератора Эффект захвата частоты заключается в том, что если на автоколебательный генератор, работающий на частоте f 0, подать сигнал с близкой частотой fвх, то генератор «перескакивает» на неё и генерирует эту частоту. Такое слежение осуществляется только в пределах зоны и сравнительно большом входном напряжении.

Схема УЧ, построенная на использовании этого эффекта: Автогенераторы 4 и 5 настроены на частоты fр и fк соответственно, которые близки k-й и p-й гармоникам входной частоты f 0. 3. Построение УЧ с помощью устройства ФАПЧ Структурная схема: В установившемся режиме частота fг вспомогательного генератора 2 точно в q раз отличается от частоты f 0 задающего генератора 1 fг=qf 0. При этом на обоих входах фазового детектора (ФД) 4 возникает напряжение ошибки:

Это напряжение проходит ФНЧ 5, который пропускает разностные частоты, усиливается в усилителе постоянного тока 6 и поступает на управляемый элемент автогенератора 2. При этом изменяется частота этого генератора (он называется «генератор, управляемый напряжением» , или ГУН), до тех пор пока не восстановится равенство fг=qf 0, f=0

Делители частоты Предназначены для деления частоты в заданное число раз. 1. Регенеративные ДЧ 1 — преобразователь частоты 5 — умножитель частоты в r раз 2 и 4 — полосовые фильтры 3 — выходной усилитель Уравнение для частоты установившихся колебаний: f 2=+-kf 1+-pf 3=+-kf 1+-prf 2, Где k, p — целые числа Соответственно коэффициент деления равен: kд=f 1/f 2=(1+-pr)/+-k Важное достоинство регенеративных ДЧ — возможность получения как целых, атк и дробных коэффициентов деления.

2. Делители счётчикового типа В их основе лежит триггерная ячейка. Каждый триггер делит частоту на 2. общий коэффициент деления равен , где n — число триггеров. Где N — общее число цепей ОС, a — номер каскада, на вход которого заводится ОС, b — номер каскада, с выхода которого снимается ОС

Синхронизация ГО позволяет упростить его структуру, т. к. при этом ослабляются требования к собственной долговременной стабильности генераторов. Сеть синхронизации сводится к иерархическому принципу: выбирается ведущий ЗГ (опорный пункт), который осуществляет принудительную синхронизацию на ведомых станциях. 1. Ручная подстройка 2. Автоматическая подстройка При автоматической подстройке частоты устройством сравнения частот служит частотный или фазовый детектор 2. На его входе получается напряжение разностной частоты, котрое после усиления в УПТ 1 подаётся на управляющий элемент (УЭ) ведомого ЗГ 3.

Часто принудительную синхронизацию совершают с помошью сигнала синхронизации, представляющего собой немодулированное колебание с частотой fсс, причём эта частота передаётся вне спектра информационных сигналов. Она вводится непосредственно в линейный спектр группового сигнала, минуя все преобразования. На приёмном пункте СС выделяется из ЛС с помощью полосового фильтра и используется для синхронизации ведомого ЗГ. Она производится или с использованием систем автоподстроек, или с использованием эффекта захвата частоты ведомого ЗГ.