Тербелістерді генерациялау. Автогенераторлар.

Дәріс №13. Тербелістерді генерациялау. Автогенераторлар.

Тербелістер- белгілі бір жиілікте уақытпен сипатталатын қозғалыстар немесе процестер. Табиғатта және техналогияда тербеліс процестері кеңінен қолданылады, мысалы, маятникті сағатта, ауыспалы ток және т.б.
Ауыспалы токтар мен кернеулерді алу үрдісі электрлік тербелістердің генерациясы деп аталады, ал электр құрылғысы генератор деп аталады.
Күшейткіштегі өзін-өзі тербелу процесі өзін-өзі қоздыру деп аталады.
Шығыс тербелісі түріне байланысты генераторлар 2 топқа білінеді:
1. Грамматикалық тербелістер генераторлары;
2. Жарылғыш тербелістер генераторы.
Тербелістер қосымша сыртқы әсерлерсіз пайда болатын құрылғылары өзін-өзі қоздыратын генераторлар немесе автогенераторлар деп аталады.
Жоғарғы жиілікті тербелістерді автогенераторлары, әдетте, тербермелі тізбек немесе пьезолектрлік резонаторда элементтер арқылы құрастырылады. Төмен жиілікті тербелістердің автогенераторлары резисторлық-сыйымдылық схемалар негізінде құрастырылған. Автогенераторлар- қорек энергиясын электр тербелісіне түрлендіретін құрылғы. Ол радиотаратқыштарда қолданылады. Ол электромагниттік тербелістерді өздігінен қоздыратын генератор болып табылады. Және сыртқы әсерлерінен тәуелді емес.

Автогенераторлардың құрлымдық сұлбасы
1912 жылы Ли Де Форест алғашқы лампалы автогенераторды құрастырды. Бірақ 1913 жылы Г.Армстронг осындай автогенераторды ресми өнертапқышы болды. Ли Де Форест пен Г.Армстронг арасындағы патентке байланысты сот процесі 1934 жылға дейін созылды. Ли Де Форест сотты жеңді, бірақ радиотехникада әдетте Армстронг әзірленген шам генераторы деп есептеледі. Өнертабысқа патент алуға Р.Фессендер , А.Мейснер, Г.Раунд, Р.Хартли және Э.Колпиц сияқты басқа да өтініш берушілер болды, бірақ олардың құрылғылары кеңінен қолданылады.

Қабылдағыш антеннаның көмегімен ұсталатын жоғары жиілікті радиосигналдар қабылдағышқа түседі. Қабылдағыш антенна таратушы антеннадан шығатын энергияның өте кішкентай бөлігін ұстайды, сондықтан қабылданған модуляцияланған тербелістер алдын-ала таңдаушы күшейткішке беріледі, ол сигналды күшейтумен қатар қабылдағыш антеннаға бірдей түсетін бөтен көптеген радиосигналдар мен кедергілердің жиындарынан пайдалы радиосигналдарды бөліп алады.

Автогенератор- тербелісті қоздыратын электронды құрылғы. Ол үздіксіз электр тербелістерін шығарады. Қарапайым автогенератор тербелмелі контурдан және актив элемент транзистордан, сонымен қатар кері байланыс тізбегі арқылы құрастырылады. Автогенератор екі режимде жұмыс жасайды, қатты және жұмсақ. Бұл режимдерді анықтау оны құрастырған радиокомпоненттеріне, сонымен қатар ВАС на байланысты.

Автогенератор радиотаратқыш құрылғыларда, радиоқабылдағыш құрылғыларда кеңінен қолданылады.

Автогенератордың екі түрі бар RC генератор және LC генератор. Бұл генераторларда тізбектегі қандай радиокомпоненттерден құралғанына байланысты. RC генераторда резистор мен конденсатор арқылы құрастырылса, ал LC генераторда тізбек катушка мен конденсатор арқылы құрастырылады.

Автогенераторлар қоздыратын тербелістердің пішіні, ягни формасына байланысты синусойдалы тербелістер генераторы және синусойдалы емес тербелістер генераторы болып бөлінеді

Лампалық генераторы арқасында бір арнадағы кері байланыс қамтамасыз етілді, себебі ол бір жиіліктің ауытқуын тудырды. Автогенераторлардың көптеген түрлері бар, оларға ортақ жүйе – автоматты түрде ауытқуларды тудыратын өзін-өзі тербейтін жүйе.
Бір контурлы автогенераторларда , тиісінше, бір тербермелі контур бар. Жиілік бойынша тұрақты автогенераторлар көптеген радиоэлектронды жүйелер қолданылады. Күшейткіш-активті элемент , кері байланс тізбегі –пассивті төртполюстен тұрады.
Автогенератордың жұмыс істеу принципі- бұл қорек көзі резонатор арқылы тұтынылатын қуат активті элементке әсер етуі. Бұл үшін энергия көзі қосылуы керек. Активті элемент энергия көзін тербеліс энергиясына түрлендіреді де, резонаторға жібереді. Генератордың өздігінен қозу жағдайы орындалған кезде тербелістердің амплитудасы артады, яғни резанатор арқылы тұтылатын қуат активті элементтің қуатынан аз болады.
Өсіп жатқан амплитуда энерия балансына әкеледі. Амплитуданың жоғарлауымен активті элемент сызықтық емес болып, осылайша щығыс қуатының өсуін тоқтатады. Ол шығын және тұтыну қуаттары теңестіруге әкеледі. Егер шағын ауытқулар тепе-теңдікке әсер етпесе, стационар күйдегі тербелу режимі орын алады. Тербелістің жиілігі мен амплитудасы уақытпен өзгермейді , активті элемент параметрлері және автогенераторда кездесетін тербеліс жүйесімен сипатталады. Осы қасиетті автогенераторды басқа радиотаратқыш каскадтардан өзгешелейді.
Автогенераторлардың пішіні, жиілігі және амплитудасы оларды құрайтын жүйенің элементтерімен анықталады. Мұндай жүйелер автогенераторлы немесе автотербелмелі жүйелер деп аталалы.
АТЖ құрамында тербелістер үшін энергия тудыратын қуат көзі, қуат беретін жүйеге энергияны енгізуді бақылайтын реттеуші регулятор және ауытқу режимін анықтайтын нақты тербеліс жүйесі бар. Регулятор әдетте белсенді күшейтетін элемент: олар- транзистор, күшейткіш лампа. Гармоникалық тербелістерді генерациялау үшін тербеліс жүйесі тар жолақты таңдау төртполюсті тізбегі болуы керек. Басқарушы активті элемент тербелісті жүйемен бірге сызықты емес жиіліктегі таңдау күшейткішті құрайды.

Автогенератор - тұрақты ток көзінің қуатын пайдаланып, өздігінен қозатын, белгілі жиіліктегі және амплитудадағы гармоникалық тербелістерді немесе белгілі бір ұзақтығы мен амплитудасы бар импульстік сигналдарды тудыратын электрондық схема

Оның ең қарапайым түрі тербелмелі контурдан, актив элементтен кері байланыс тізбегінен және ток көзінен тұрады

Автогенераторлар қоздыратын тербелістердің пішіні, ягни формасына байланысты синусойдалы тербелістер генераторы және синусойдалы емес тербелістер генераторы болып бөлінеді

Сонымен қатар генераторларда қолданылатын негізгі пассив элементіне байланысты LC және RC генераторы болып бөлінеді. (25 минут)

LC генератор схемасы

Бұл генераторда күшейткіш элемент ретінде жалпы эмиттер схемасына сәйкес қосылған VT1 транзисторы қолданылады. Транзистордың жүктемесі - L₂ C₂ параллельді тербелмелі контур болып табылады. Бұл тізбек тербелістерді қалыптастыратын тербеліс жүйесі ретінде және тербелістердің жиілігі мен формасына байланысты таңдалған тізбегі ретінде пайдаланылады. Индуктивтіліктері L₁ және L₂- жоғары жиілікті трансформаторды құрайды. Сонымен қатар, L₁ катушкасы кері байланыс элементі болып табылады, оның көмегімен тербелістер транзистордың негізіне беріледі. R₁ және R₂ резисторлары кернеу бөлгішті құрайды.

Сонымен қатар, L₁ катушкасы кері байланыс элементі болып табылады, оның көмегімен тербелістер транзистордың негізіне беріледі. R₁ және R₂ резисторлары кернеу бөлгішті құрайды. Оның көмегімен U₀ кернеуінің кернеуі ағымдағы кернеу сипаттамасында жұмыс нүктесінің орнын белгілейтін транзисторға қолданылады. R₃ кедергісі транзистордың температураны тұрақтандыру болып табылады

Сондай-ақ, C₄ конденсаторы бар R₃ генераторды өздігінен жұмсақ қозу режимінен қиынға айналдыратын автоматикалық схеманы құрайды. C₁ және C₃ конденсаторлары бөлек болуы мүмкін және ауытқудың айнымалы құрамдас бөлігіндегі ток тогының DC компонентін ажыратады. Генератор ЕС көзінен қуат алады.

EC қуат көзі қосылғанда, C₂ конденсаторы зарядталады, ол кейін L₂-ге жіберіледі. Осылайша контур бойында тербелістер пайда болады. Бұл тербелістер, өзара индукцияның өрісі арқасында, U₁ катушкаларындағы U₁ кернеуімен бірге транзистордың негізіне өтетін L₁ катушкаларындағы айнымалы кернеуді қозғайды. Арматураланған қасиеттерге байланысты, нәтижесінде тербелістер күшейе түседі. Тербеліс амплитудасының өсуі кезінде транзистордың базалық ток күшейеді. Осы токтың тұрақты компоненті R₃ арқылы кернеудің төмендеуін тудырады (осы токтың айнымалы компоненті C₄ конденсаторы арқылы өтеді

Нәтижесінде транзисторға кернеудің ауытқуы азаяды. U₀-ні төмендету операциялық нүктенің сипаттамасын төмендетуге алып келеді және генератор қатты өзін-өзі қоздыру режиміне өтеді. Тербелістер тұрақты тепе-теңдік нүктесіне дейін артады, содан кейін генератор стационарлық жұмыс режиміне өтеді

RC генераторы

Бұл генераторда күшейткіш каскадты VT1 транзисторында жиналады. Күшейткіштің жүктемесі R₃ резисторы болып табылады. Үш сатылы фазалық ауысу тізбегі C₄ C₅ C₆ және R₄ R₅ R₆ элементтерінен тұрады. Фазалық ауыспалы тізбектің кедергісі бар транзисторлы VT1-нің кіріс кедергісіне сәйкес келу үшін сәйкес саты қолданылады? эмитент ізбасары. Бұл каскад жалпы коллектормен тізбеге қосылған VT2 транзисторына жиналады. Бұл каскадының болмауы кезінде VT1-нің кіріс кедергісі кері байланыс тізбегін бұрады және кері байланыс коэффициентін елеулі түрде азайтады, бұл амплитудалық баланс жағдайын сақтамауға әкеледі.

Эмиттердің жүктемесі - R₉ кедергісі. Кернеуді өлшейтін транзисторлар R₁ R₂ және R₇ R₈ кернеу бөлгіштері арқылы қамтамасыз етіледі. C₁ элементтері R₁₀ қуат сүзгісі болып табылады. C₂ C₃ C₇ - бөлгіш конденсаторлар.