الملخص: الرسوم البيانية الأساسية لأنماط الإثارة الذاتية

تحليل أوضاع الإثارة الذاتية. المخططات الأساسية

مقدمة

التحليل المقارن لأنماط الإثارة الذاتية للمولد

مولد تلقائي مع ردود فعل المحولات

مولد تلقائي على صمام ثنائي النفق

الدائرة المعممة لمولد ثلاثي النقاط

خاتمة

الأدب

مقدمة

بعد إجراء تحليل مقارن لأنماط الإثارة الذاتية للمذبذب الذاتي، مع ملاحظة مزايا وعيوب هذه الأوضاع، من الضروري التركيز على الجمع بين مزاياها في التحيز التلقائي من خلال تحليل مخططات محددة لتوفيرها.

بالنظر إلى الدوائر الأساسية للمذبذبات الذاتية باستخدام المحولات وثنائيات النفق، اهتمام خاصوينبغي الاهتمام بفهم الطلاب للعمليات الفيزيائية التي تحدث أثناء الإثارة الذاتية وتشغيل المولدات، وكذلك الاعتماد على الأسس النظرية المدروسة للذبذبات الذاتية.

تم منح أول براءة اختراع لدائرة ثلاثية النقاط لمهندس الشركة الأمريكية Western Electric R. Hartley (1975)، والذي يحمل اسمه في أدبيات الهندسة الراديوية. هذه ثلاث نقاط استقرائية. في دائرة هارتلي، يتم تغيير التغذية المرتدة عن طريق تحريك نقطة ربط الكاثود على طول دورات مغو الدائرة. في عام 1918، حصل مهندس من نفس الشركة، E. Colpitz، على براءة اختراع لدائرة مذبذب أنبوبي ذات ردود فعل سعوية. دوائر هارتلي وكولبيتس هي الدوائر الأساسية للمذبذبات الذاتية والنماذج الأولية لجميع المذبذبات الذاتية تاريخياً.

في نهاية الحرب العالمية الأولى، جرت محاولات لاستخدام المكثفات داخل المصباح في تكنولوجيا الأنابيب لتوليد تذبذبات مستمرة. تبين أن ردود الفعل الإيجابية من خلال سعة الأنود الشبكي للصمام الثلاثي، والتي تم التعامل معها في أجهزة الاستقبال الراديوية، كانت مفيدة هنا. كانت إحدى الدوائر المبكرة من هذا النوع تحتوي على دائرتين - واحدة في دائرة الأنود، والأخرى في دائرة الشبكة وكانت تعادل ثلاث نقاط حثية. نشأت التذبذبات عندما تم تفكيك الدوائر إلى حد ما بالنسبة لتردد التوليد وكان لها مفاعلة حثية. وجد هذا المخطط تطبيقًا على الموجات القصيرة في ممارسة راديو الهواة في العشرينات. وفي وقت لاحق، ظهرت إصدارات أخرى من المولدات ذات الدائرة المزدوجة. من المهم التأكيد على أنهم جميعًا ينحدرون إما إلى ثلاث نقاط حثية أو سعوية. تم الحفاظ على مبادئ بناء المولدات الأنبوبية حتى يومنا هذا، على الرغم من حقيقة أن قاعدة العناصر قد تقدمت كثيرًا إلى الأمام (من الصمام الثلاثي الأنبوبيللدوائر المتكاملة).

التحليل المقارن لأنماط الإثارة الذاتية للمولد

دعونا نجري تحليلًا مقارنًا لأنماط الإثارة الذاتية، باستخدام الخصائص المختلفة للمذبذب الذاتي.

الوضع الناعم.

أناك ( ش BE) مع أكبر قدر من الانحدار، فإن وضع الإثارة الذاتية يسمى ناعمًا.

دعونا نتتبع التغيرات في سعة التيار التوافقي الأول اعتمادًا على قيمة المعامل تعليق لنظام التشغيل. يتغير لتؤدي التغذية الراجعة إلى تغيير في ميل التغذية الراجعة المباشرة (الشكل 1)

أرز. 1 وضع الإثارة الذاتية الناعمة

في لنظام التشغيل = ل OS1 هي حالة سكون مستقرة والمولد غير متحمس، وسعة التذبذبات صفر (الشكل 1 ب). ضخامة لنظام التشغيل = ل OS2 = ل CR هي الحدود (الحرجة) بين الاستقرار وعدم الاستقرار في حالة الراحة. في لنظام التشغيل = ل OS3> ل KR حالة الراحة غير مستقرة، وسوف يكون المولد متحمسا، والقيمة أناسيتم ضبط 1 على النقطة المقابلة A. مع الزيادة لنظام التشغيل، قيمة التوافقي الأول لتيار الخرج ستزداد تدريجياً عند لنظام التشغيل = لسيتم إنشاء OS4 عند النقطة B. عند التناقص لستنخفض سعة نظام التشغيل للتذبذبات على طول المنحنى نفسه وسوف تنهار التذبذبات عند معامل التغذية المرتدة لنظام التشغيل = ل OS2< لك ر.

في الاستنتاجات، يمكن ملاحظة الميزات التالية لوضع الإثارة الذاتية الناعمة:

الإثارة لا تتطلب معامل ردود فعل كبيرة لنظام التشغيل؛

تحدث الإثارة وتعطيل التذبذبات بنفس قيمة معامل التغذية المرتدة لك ر؛

ممكن تعديل سلسسعة التذبذبات الثابتة عن طريق تغيير قيمة معامل التغذية المرتدة لنظام التشغيل؛

كما ينبغي الإشارة إلى العيب قيمة عظيمةمكون ثابت لتيار المجمع مما يؤدي إلى انخفاض قيمة الكفاءة.

الوضع الصعب.

إذا كانت نقطة التشغيل في المنطقة المميزة أناك = و (ش BE) مع منحدر منخفض س < اس ماكس، ثم يسمى وضع الإثارة الذاتية بالصعب.

دعونا نحلل الوضع (المشابه لوضع الإثارة الذاتية الناعمة) بناءً على الخاصية التذبذبية للمذبذب الذاتي أنا 1 = و (أم BE) والخصائص أنا 1 = و (ل OS)، الواردة في الشكلين 2 أ) و ب)، على التوالي.

أرز. 2 وضع الإثارة الذاتية الصعبة

وبتحليل نقاط تقاطع خطوط التغذية الراجعة مع الخاصية التذبذبية نتوصل إلى استنتاج مفاده أن المذبذب الذاتي سوف يثار عندما يتجاوز معامل التغذية الراجعة القيمة ل OS3 = ل OSKR. مزيد من الزيادة ليؤدي نظام التشغيل إلى زيادة طفيفة في سعة التوافقي الأول لتيار الخرج (المجمع). أنا 1 ل المسارات V-G-D. ينقص لنظام التشغيل يصل إلى للا يؤدي OS1 إلى انهيار التذبذبات، لأن النقطتين B و B مستقرتان، والنقطة A مستقرة على اليمين. تتكسر التذبذبات عند النقطة A، أي عند لنظام التشغيل< ل OS1، نظرًا لأن النقطة A غير مستقرة على اليسار.

وبالتالي، يمكننا ملاحظة الميزات التالية لتشغيل المولد في وضع الإثارة الذاتية الصعبة:

يتطلب الإثارة الذاتية معامل ردود فعل كبير لنظام التشغيل؛

تحدث الإثارة وتعطيل التذبذبات بشكل تدريجي عندما معاني مختلفةمعامل ردود الفعل لنظام التشغيل؛

لا يمكن أن يتغير اتساع التذبذبات الثابتة ضمن حدود كبيرة؛

يكون مكون التيار المستمر لتيار المجمع أقل مما هو عليه في الوضع الناعم، وبالتالي تكون الكفاءة أعلى بكثير.

مقارنة إيجابية و الجوانب السلبيةمن بين أوضاع الإثارة الذاتية المدروسة، توصلنا إلى نتيجة عامة: يتم ضمان الإثارة الذاتية الموثوقة للمولد من خلال الوضع الناعم، ويتم ضمان التشغيل الاقتصادي والكفاءة العالية وسعة التذبذب الأكثر استقرارًا من خلال الوضع الصلب.

أدت الرغبة في الجمع بين هذه المزايا إلى فكرة استخدام الانحياز التلقائي، عندما يتم إثارة المولد في الوضع الناعم من الإثارة الذاتية، ويتم تشغيله في الوضع الصعب. تمت مناقشة جوهر الإزاحة التلقائية أدناه.

الإزاحة التلقائية.

جوهر الوضع هو أنه لضمان إثارة المذبذب الذاتي في الوضع الناعم، يتم تحديد الموضع الأولي لنقطة التشغيل على القسم الخطي لخاصية التدفق بأقصى قدر من الانحدار. يتم اختيار المقاومة المكافئة للدائرة بحيث يتم استيفاء شروط الإثارة الذاتية. في عملية زيادة سعة التذبذبات، الوضع العاصمةيتغير تلقائيًا وفي حالة الثبات، يتم ضبط وضع التشغيل لقطع تيار الخرج (تيار المجمع)، أي يعمل المذبذب الذاتي في وضع الإثارة الذاتية الصلبة في قسم خاصية التدفق مع منحدر منخفض (الشكل 1). 3).

أرز. 3 مبدأ الإزاحة التلقائية للمذبذب الذاتي

عادةً ما يتم الحصول على جهد الانحياز التلقائي بسبب التيار الأساسي عن طريق تضمين سلسلة في الدائرة الأساسية رب جب (الشكل 4).

أرز. 4. دائرة انحياز تلقائية بسبب تيار القاعدة

يتم توفير جهد التحيز الأولي بواسطة مصدر الجهد هب. مع زيادة سعة التذبذب، يزداد الجهد عبر المقاومة ر B، التي تم إنشاؤها بواسطة المكون الثابت للتيار الأساسي أناب0. الجهد التحيز الناتج ( هب - أناب0 رب) في الوقت نفسه يتناقص، ويميل إلى ذلك هبتوقيت جرينتش.

في مخططات عمليةيتم توفير جهد التحيز الأولي باستخدام مقسم أساسي رب1، ر B2 (الشكل 5).

أرز. 5. الإزاحة التلقائية باستخدام مقسم القاعدة

في هذه الدائرة، الجهد التحيز الأولي

أين - تيار المقسم .

مع زيادة سعة التذبذب، المكون الثابت للتيار الأساسي أناب 0 الزيادات والتشريد ه B تنخفض قيمتها، وتصل إلى القيمة ه BST في حالة مستقرة. مكثف معب يمنع ماس كهربائىالمقاوم ر B1 للتيار المباشر.

تجدر الإشارة إلى أن إدخال دائرة انحياز تلقائية إلى دائرة المولد يمكن أن يؤدي إلى ظاهرة التوليد المتقطع. سبب حدوثه هو تأخير جهد التحيز التلقائي نسبة إلى الزيادة في سعة التذبذب. لفترة طويلة ثابت t = رب مع B (الشكل 8.41) تزداد التذبذبات بسرعة، لكن الإزاحة تظل دون تغيير تقريبًا - هب.ابدأ علاوة على ذلك، تبدأ الإزاحة في التغير وقد تكون أقل من القيمة الحرجة التي لا تزال عندها شروط الاستقرار مستوفاة، وسوف تنهار التذبذبات. بعد فشل الذبذبات، القدرة معسيتم تفريغ B ببطء من خلال ر B وسوف يميل النزوح مرة أخرى إلى هب.ابدأ بمجرد أن يصبح المنحدر كبيرا بما فيه الكفاية، سيتم إثارة المولد مرة أخرى. سيتم تكرار المزيد من العمليات. وبالتالي، سوف تنشأ التذبذبات بشكل دوري وتنهار مرة أخرى.

تعتبر التقلبات المتقطعة بشكل عام ظواهر غير مرغوب فيها. لذلك من المهم جداً حساب عناصر دائرة الانحياز التلقائي بطريقة تستبعد إمكانية التوليد المتقطع.

للقضاء على التوليد المتقطع في الدائرة (الشكل 3)، القيمة جيتم اختيار B من المساواة

مولد تلقائي مع ردود فعل المحولات

دعونا نفكر في دائرة مبسطة لمذبذب ذاتي للترانزستور للتذبذبات التوافقية مع ردود فعل المحولات (الشكل 6).

أرز. 6. مولد تلقائي مع ردود فعل المحولات

الغرض من عناصر الدائرة:

1) الترانزستور VT ص - ن - صالنوع، يعمل كعنصر غير خطي مضخم؛

2) الدائرة التذبذبية لك جك زيضبط E تردد تذبذبات المولد ويضمن شكلها التوافقي والتوصيل الحقيقي زيصف E فقدان الطاقة في الدائرة نفسها وفي الحمل الخارجي المرتبط بالدائرة؛

3) لفائف ليوفر B ردود فعل إيجابية بين دوائر المجمع (الخرج) والقاعدة (الإدخال)؛ ويقترن حثيًا بملف الدائرة ل K (معامل الحث المتبادل M)؛

4) إمدادات الطاقة هفرقة هتوفر K الفولتية الثابتة اللازمة عند تحولات الترانزستور لضمان الوضع النشط لعمله؛

5) مكثف معيفصل P بين المولد وحمل التيار المستمر الخاص به؛

6) حجب المكثفات معب1 و معيقوم B2 بتحويل مصادر الطاقة عبر التيار المتردد، مما يمنع فقدان الطاقة غير المجدي على مقاوماتها الداخلية.

العمليات الفيزيائية في المولد.

عند توصيل مصادر الطاقة هفرقة هيكون تقاطع الباعث متحيزًا للأمام ويظهر تيار المجمع. أنا K (t)، والذي يغلق في البداية من + هإلى من خلال الباعث - القاعدة - مجمع الترانزستور والسعة معك على - ه K، لأن سعة فرق التيار هي دائرة قصر. مكثف معيتم شحن K ثم يبدأ في التفريغ من خلال عناصر الدائرة لك ز E وتحدث تذبذبات حرة في الدائرة. يمر التيار المتذبذب ل K، يخلق emf من الحث المتبادل في الملف لب. يتم تطبيق هذا EMF على تقاطع باعث الترانزستور من خلال السعة مع B1 ويتحكم في تيارات القاعدة والجامع. المكون المتناوب لتيار المجمع الذي يتدفق عبر الدائرة: المجمع ، الدائرة لك جك ز E، باعث، قاعدة، جامع، يجدد فقدان الطاقة في الدائرة، وإذا تم استيفاء شروط الإثارة الذاتية، فإن التذبذبات فيها ستزداد في السعة. الشرط الأول للإثارة الذاتية يسمى الطور ويتم تحقيقه من خلال وجود الملف ليتم تشغيل B مقابل الملف لك. في هذه الحالة، الجهد عند القاعدة شسوف يتغير BE في الطور المضاد مع الجهد الموجود على المجمع (على التوالي، مع الجهد الموجود في الدائرة ش K) وستكون موصلية خرج الترانزستور سالبة. وهذا يعني أن الترانزستور هو مصدر طاقة التيار المتردد. لكن شرط الطور وحده لا يكفي؛ فمن الضروري أيضًا استيفاء شرط الاتساع للإثارة الذاتية، أي أن الطاقة دبليو(+) دخول الدائرة من الترانزستور تجاوز فقدان الطاقة دبليو(-) على الموصلية ز E. عمليًا، يتم تحقيق ذلك عن طريق اختيار M > M KR، حيث M KR هي قيمة M التي تتحقق عندها المساواة دبليو (+) = دبليو(-). تردد التذبذبات المتولدة يساوي تقريبًا تردد الرنين للدائرة

لأنه متى س>> 1, قيمة معامل التخميد د

مزايا المخطط: إمكانية تعديل التردد بشكل سلس ومستقل (عن طريق تغيير مع K) والسعة (عن طريق تغيير M) التذبذبات.

عند حساب معلمات المولد، من الضروري تحديد تردد التذبذبات المتولدة، وتردد الرنين للدائرة، وعامل جودة الدائرة، وكذلك استيفاء شروط السعة والمرحلة للإثارة الذاتية.

مثال

يحتوي المذبذب الذاتي مع ردود فعل المحولات (الشكل 6) على معلمات الدائرة لك = 3 ميكرومتر، معك = 90 الجبهة الوطنية، زه = 25 أوم.

تحديد تردد التذبذبات الطبيعية المخمدة للدائرة التذبذبية w 1 وتردد الرنين w 0 وعامل الجودة سالدائرة التذبذبية.

حل المشكلة.

منذ تشغيل الملفات لفرقة ليتم إنتاج K في العداد، مما يضمن تغيير الطور المضاد في الفولتية عند قاعدة ومجمع الترانزستور، ثم يتم استيفاء حالة الطور للإثارة الذاتية. سيتم تحقيق حالة سعة الإثارة الذاتية باختيار M > M KR.

لتحديد وضع التذبذبات الحرة في الدائرة، نحسب معلماتها.

يتم تحديد تردد التذبذبات الطبيعية للدائرة من خلال التعبير

لتحديده، نحسب تردد الرنين للدائرة ومعامل التخميد للدائرة:

نحسب عامل جودة الدائرة باستخدام الصيغة

كما يتبين من الحسابات المذكورة أعلاه، فإن تردد التذبذبات الطبيعية وتردد الرنين للدائرة، مع عامل الجودة Q >> 1، يتطابقان عمليا (الوضع شبه التذبذب)، مما يؤكد الأحكام النظرية.

مولد تلقائي على صمام ثنائي النفق

تاريخيًا، ظهرت الثنائيات النفقية في وقت متأخر جدًا عن ظهور الترانزستورات والمصابيح. أدت الأبعاد والوزن الصغير والموثوقية العالية والفعالية من حيث التكلفة إلى التوسع السريع في نطاق تطبيقها. خاصية الجهد الحالي لنوع الصمام الثنائي النفقي ن(الشكل 7). لذلك، فإن دائرة المذبذب بسيطة: يتم توصيل دائرة تيار متردد متوازية بالصمام الثنائي (الشكل 8.44 ب)، ويتم تحديد وضع التيار المستمر بحيث تكون نقطة التشغيل O في القسم المتساقط من الخاصية (الشكل 7).

الشكل 7. خاصية التيار والجهد ودائرة المولد باستخدام صمام ثنائي النفق

يجب ضمان وضع التيار المستمر مع مراعاة المقاومة الداخلية للمصدر ر أنا. للقيام بذلك، من الضروري حل نظام من معادلتين:

يظهر الحل الرسومي للنظام في الشكل 8.44 أ.

دعونا ننظر في حالتين.

في الحالة الأولى، مع منحدر حاد مميز | س (ش 0)| > 1/ر أنا، هناك ثلاث حالات محتملة تلبي معادلات النظام - النقاط A، O، B. يُظهر التحليل، مع الأخذ في الاعتبار سعة الصمام الثنائي نفسه، أن النقطتين A و B فقط، الموجودتين في الأقسام المتزايدة من الخاصية، مستقرة. إذا كانت نقطة الراحة (النقطة O) موجودة في القسم المميز بمنحدر سلبي، فستكون حالة الدائرة غير مستقرة وستتحول نقطة التشغيل تلقائيًا إلى أحد المواضع المتطرفة (إلى النقطة A أو النقطة B).

وفي الحالة الثانية مع منحدر حاد مميز | س (ش 0)| < 1/ر أنا، هناك حالة واحدة فقط تحقق المعادلات - النقطة O. وتبين أنها مستقرة وبالتالي يمكن ضبط نقطة التشغيل في أي منطقة خصائص الجهد الحاليمع ميل سلبي، وبالتالي يتم استيفاء شرط المرحلة من الإثارة الذاتية. سيتم استيفاء شرط السعة للإثارة الذاتية إذا | س (ش 0)| > زاه أين ز E – موصلية الدائرة عند نقاط اتصال الصمام الثنائي.

تردد التذبذب هو

ويمكن تغييرها باستخدام معك. تتغير سعة التذبذبات عن طريق تغيير النقطة التي يتصل عندها الصمام الثنائي بالدائرة التذبذبية. إذا لفائف ل 1 و ل 2 غير متصلين بمجال مغناطيسي واحد، فإن معامل تبديل الدائرة يساوي

إذا لفائف ل 1 و ل 2 تشكل ملفا واحدا بمجال مغناطيسي مشترك ثم يتم توصيل الدايود بالفرع الحثى بمعامل تبديل يساوي

أين ن 1 و ن 2- عدد اللفات في أجزاء الملف المبينة في الشكل ل 1 و ل 2 .

حجب القدرة معيتم اختيار B من الشرط

مزايا المخطط:

1) القدرة على العمل بشكل جدي مجموعة واسعةالترددات (من وحدات كيلو هرتز إلى عشرات جيجاهيرتز)؛

2) الاستقرار العالي للمعلمات عندما تتغير درجة الحرارة على نطاق واسع؛

3) انخفاض مستوى الضوضاء الجوهرية؛

4) انخفاض استهلاك الطاقة من مصادر الطاقة.

5) عمر خدمة طويل.

6) حساسية منخفضة للإشعاع.

عيب المخطط هو أنه صغير طاقة الإخراج، والذي يرجع إلى فترات زمنية صغيرة من التيارات والفولتية داخل الجزء المتساقط من الخاصية (مع ميل سلبي). على سبيل المثال، مولد يعتمد على صمام ثنائي نفقي واحد بتيار يصل إلى 10 مللي أمبير يوفر طاقة لا تتجاوز بضعة ملي واط. للحصول على المزيد من الطاقة، من الضروري استخدام الثنائيات ذات التيارات الذروة العالية.

رسم تخطيطي معمم لمذبذب ذاتي ثلاثي النقاط

بالإضافة إلى دائرة المذبذب الذاتي ذات التغذية الراجعة للمحولات، يوجد ما يسمى بدوائر المذبذب الذاتي ثلاثية النقاط التذبذبات الجيبية. ليس لديهم ملفات اقتران ويتم تحقيق ردود الفعل الإيجابية عن طريق توصيل المحول الذاتي (قياس الجهد) لدائرة التغذية المرتدة بالدائرة، أي يتم تنفيذ التغذية المرتدة باستخدام مقسمات الجهد التفاعلية من النوع السعوي أو الاستقرائي.

في المذبذب الذاتي ثلاثي النقاط، يتم توصيل جهاز نشط (مصباح أو ترانزستور) بدائرة تذبذبية عند ثلاث نقاط. دعونا نصور دائرة مكافئة معممة لمولد تيار متناوب ثلاثي النقاط، والتي ستكون صالحة لأي مولد من هذا النوع (الشكل 8).

أرز. 8. الدائرة المكافئة المعممة لمذبذب ذاتي ثلاثي النقاط

تتكون الدائرة من شبكات ذات طرفين، والتي عادة ما تكون ذات خسائر منخفضة بحيث يمكن اعتبارها تفاعلية بحتة:

تحتوي الدائرة المعممة على مكبر للصوت مع مكسب

وتحميل في شكل كفاف X 1 X 2 X 3، بالإضافة إلى دائرة تغذية مرتدة تنقل جزءًا من جهد خرج مكبر الصوت إلى مدخله مع ربح

منذ

مرحلة الكسب jK في دائرة ذات باعث مشترك (كاثود) عند تردد الرنين للدائرة تساوي 180 درجة، نظرًا لأن مقاومة الدائرة عند هذا التردد نشطة تمامًا، وينعكس مكبر الصوت ذو الباعث المشترك الإشارة. وبالتالي، لتحقيق شرط الطور للإثارة الذاتية للمولد j K + j b = 360°، من الضروري أن تكون j b = 180°. سيظل هذا صحيحًا إذا كان b حقيقيًا وسالبًا. ووفقاً لـ (8.40)، يمكن القول بأن ذلك سيكون صحيحاً بشرطين:

1) X 1 و X 3 يجب أن تكون ذات علامات مختلفة (طبيعة تفاعلية مختلفة)؛

2) |X 3 | > |X 1 |.تردد التذبذبات المولدة يساوي تردد الرنين للدائرة، حيث أن حالة الطور لن تتحقق إلا عند هذا التردد. من حالة الرنين في الدائرة X 1 + X 2 + X 3 = 0 ويترتب على ذلك X 2 يجب أن يكون لها نفس العلامة كما X 1 وبعد ذلك

وبالتالي، من الممكن صياغة قاعدة لبناء مولد ثلاثي النقاط: بين الأقطاب الكهربائية المشتركة والتحكم، والأقطاب الكهربائية المشتركة والإخراج لعنصر مكبر الصوت، يجب تضمين العناصر التفاعلية من نفس النوع من التفاعل، وبين التحكم والإخراج الأقطاب الكهربائية - عنصر ذو طبيعة معاكسة للتفاعل.

يضمن الامتثال لهذه القاعدة استيفاء شرط الطور للإثارة الذاتية للمولد.

إذا كانت الشبكات التفاعلية ذات المطرافين أحادية العنصر، فمن الممكن وجود خيارين فقط للمولدات ثلاثية النقاط (الشكل 9).

أرز. 9. دوائر المولدات ثلاثية النقاط

الدائرة المعروضة في الشكل 9، أ تسمى ثلاث نقاط حثية، وفي الشكل 8.46، ب - ثلاث نقاط سعوية.

جميع الأسباب والاستنتاجات المذكورة أعلاه صالحة أيضًا للمذبذبات الذاتية ثلاثية النقاط المجمعة على المصباح. ليس من الصعب تصوير دوائر مماثلة ذات ثلاث نقاط حثية وسعوية.

يجب التأكيد على أنه يمكن الحصول على الشبكات ذات المطرافين المضمنة في الدائرة كممانعات للدوائر المعقدة بشكل تعسفي (على سبيل المثال، الدوائر التذبذبية)، ومن المهم فقط أنه عند تردد التذبذبات المولدة فإنها تخلق التذبذبات المطلوبة التفاعل. قد لا تحتوي دوائر المذبذب على مكثفات دائرة تذبذبية، حيث يتم استخدام السعات بين الأقطاب بدلاً من ذلك.

خاتمة

كل مخطط له مزاياه وعيوبه. يرجع ظهور مخططات جديدة إلى الرغبة في تحسين خصائص معينة للمخططات الحالية. على سبيل المثال، الرغبة في أن تكون قادرًا على ضبط تردد واتساع التذبذبات بشكل مستقل على الإطلاق ترددات عاليةمع بعض وسائل الراحة في التصميم، والحصول على استقرار تردد أعلى، وما إلى ذلك. ومع ذلك، لا يمكن تحقيق التحسين المتزامن لجميع الخصائص، كقاعدة عامة، بسبب عدم اتساقها، لذلك يجب إعطاء الأفضلية لنظام أو آخر اعتمادًا على ظروف الاستخدام .

الأدب:

1. Bogdanov N. G.، Lisichkin V. G. أساسيات هندسة الراديو والإلكترونيات. الجزء 8 2000..

2. Nikolsky I. N.، Khopov V. B.، Varokosin N. P.، Grigoriev V. A.، Kolesnikov A. A. أجهزة الاتصالات اللاسلكية غير الخطية. 1972.

لتحديد ميزات الإثارة الذاتية للمولد وتحديد السعة الثابتة لتذبذبات الخرج، من الملائم استخدام طريقة التحليل المشترك لخصائص السعة لمكبر الصوت K والخط المستقيم OS β = U OS / U OUT مما يعكس تأثير دائرة الموافقة المسبقة عن علم (الشكل 5). لاحظ أن خاصية السعة للمكبر نفسه في نظرية المولدات تتوافق مع الخاصية التذبذبية. جوهر الطريقة تقليدي ويكمن في حقيقة أن دائرة المولد (انظر الشكل 3) مقسمة عقليًا (وأساسيًا) إلى دائرتين - خطية وغير خطية. تمثل الدائرة الخطية حلقة PIC، وتمثل الدائرة غير الخطية مكبر الصوت نفسه (دائرة op-amp وOOS).

وضع الإثارة الذاتية الناعمة. عرض نموذجي لخصائص السعة لمضخم الصوت غير الخطي (الشكل 5، أ). عند سعة جهد الدخل المنخفض U OUT /U IN =K. مع زيادة السعة، تبدأ خاصية النقل غير الخطية للمضخم التشغيلي في الظهور، ومعامل الكسب K (وبالتالي الجهد الناتج) سيكون ثابتًا عمليًا وقد ينخفض. في القسم الخطي، يرتبط الجهد OS U OS = U BX خطيًا بجهد الخرج U OUT ويتم تحديده بواسطة معامل النقل لدائرة PIC β (بعد كل شيء، U OS = β U OUT). يعمل هذا الجهد عند دخل مكبر الصوت، وبالتالي يتم رسم خط OS (اعتماد U OUT على U OS) على الرسم البياني في شكل خط مستقيم β بزاوية γ = arctan(l/β) إلى محور الإحداثي السيني (انظر الشكل 5، أ).

لنفترض أن دخل مكبر الصوت يتأثر بجهد دخل صغير U BX1. بعد ذلك، بعد التضخيم بمقدار K مرات، سيظهر الجهد U OUT1 عند خرج المولد. يتم توفير هذا الجهد، المخفف بواسطة دائرة التغذية المرتدة الإيجابية بمقدار β مرات، إلى دخل مكبر الصوت في شكل جهد U BX2. وبعد ذلك، سيتم تضخيمه بدوره إلى الجهد UOUT2. ستستمر عملية مماثلة حتى تصل سعة تذبذب الخرج إلى قيمة ثابتة يتم عندها استيفاء شرط توازن السعة.

ثابتةيمكن تحديد سعة التذبذبات الذاتية للمولد من إحداثيات نقطة تقاطع خاصية السعة للمكبر مع خط OS (النقطة A في الشكل 5، أ). النقطة A هي نقطة توازن مستقر، وإذا انحرفت سعة جهد الخرج بشكل عشوائي عن القيمة الثابتة U ST، فإن المذبذب الذاتي يعود دائمًا إلى حالته الأصلية. لنفترض أن سعة جهد الخرج U OUT قد انخفضت بالنسبة إلى U ST بمقدار ∆U OUT. سيؤدي ذلك إلى انخفاض جهد نظام التشغيل U OS بقيمة ∆U OS، والتي، وفقًا لخاصية السعة، ستؤدي بدورها إلى زيادة جهد الخرج U OUT. في هذه الحالة، سيزداد جهد الخرج إلى قيمة ثابتة U ST، وسينخفض ​​عدم استقرار جهد نظام التشغيل ∆U OS إلى الصفر وينتقل إلى النقطة U OSST. دعونا نتحقق من تأثير قيمة معامل نقل دائرة PIC β على وضع الإثارة الذاتية للمذبذب الذاتي للتذبذبات التوافقية مع نوع السعة المميزة للمكبر الموضح في الشكل. 5، ب. وبالمناسبة، نلاحظ أن التغير في قيمة معامل النقل لدائرة PIC β في الدائرة في الشكل. 3 يمكن القيام بذلك إما عن طريق ضبط قيمة مقاومة المقاوم R، أو عن طريق تغيير معامل التبديل للدائرة المتأرجحة (التبديل غير الكامل للدائرة).

إذا قمت بزيادة معامل النقل β بسلاسة (تقليل ميل الخط β)، فعندئذٍ، بدءًا من قيمة حرجة معينة βcr، ستزداد سعة التذبذب الثابت f/CT (انظر الشكل 5). يسمى هذا الوضع للإثارة الذاتية للمولد باللين. لضمان ذلك، يجب أن تترك خاصية السعة للمكبر صفرًا وأن يكون لها زاوية ميل كبيرة بدرجة كافية لمحور الإحداثي السيني عند الأصل. يتميز الوضع الناعم بحقيقة أنه من خلال تحديد معامل النقل β، يمكنك ضبط أي سعة صغيرة جدًا (بالقرب من مستوى الضوضاء) وثابتة لتذبذبات الإخراج. في وضع الإثارة الذاتية الناعمة، تحدث التذبذبات عند خرج المولد عندما تظهر مستويات منخفضة من جهد الضوضاء عند مدخل مكبر الصوت.

الشكل 5. وضع الإثارة الذاتية الناعمة للمذبذب الذاتي:

أ - خاصية السعة وخط التغذية المرتدة؛

ب - اعتماد السعة U على معامل النقل β

وضع الإثارة الذاتية الشديدة.صورة أخرى للعمليات

لوحظ في العمليات في المذبذبات الذاتية ، والتي تتميز اتساع مكبر الصوت بها على شكل S (الشكل 6 ، أ). يتمتع مكبر الصوت بخاصية السعة هذه عندما تكون نقطة التشغيل الخاصة به موجودة في القسم غير الخطي من خاصية النقل الخاصة بمكبر الصوت. يتطلب الإثارة الذاتية للمذبذبات الذاتية وجود نقطة بيع قوية جدًا، وتحدث تذبذبات الإخراج على الفور - فجأة. يحدث الإثارة الذاتية الحادة ("المتفجرة") للمذبذب الذاتي عند قيمة معامل النقل لدائرة نظام التشغيل β = β 1 عندما يلمس خط نظام التشغيل (السطر 1 في الشكل 6، أ) خاصية السعة من الأسفل عند النقطة 0. ينقطع توليد التذبذبات فجأة عند قيمة معامل النقل β، أقل من β 2 عندما يصبح خط OS (السطر 2) مماسًا للجزء المحدب من خاصية السعة. في الرسوم البيانية في الشكل 6، أ، تعكس النقطة A وضع التشغيل الثابت للمولد التلقائي، وتمثل النقطة C وضع التوازن غير المستقر. يتم شرح هذا الموقف على النحو التالي: مع اتساع تذبذبات الخرج للمذبذب الذاتي الموجود على الرسوم البيانية أسفل النقطة C، ستتلاشى التذبذبات، ومع السعات الموجودة فوق النقطة C، ستزداد وتصل إلى سعة ثابتة عند النقطة أ.

يمكن للمولد الذاتي، حسب الظروف، أن يعمل في وضع الإثارة الذاتية الناعمة أو الصلبة. للكشف عن ميزات أوضاع الإثارة الذاتية هذه، من المناسب النظر بشكل مشترك في استجابة الاتساع لمكبر الصوت مع حلقة التغذية الراجعة (المكبر نفسه)، والتي تتميز دائمًا بعدم الخطية، واستجابة السعة لحلقة التغذية الراجعة الإيجابية، والتي تكون خطية (دائرة التغذية المرتدة عبارة عن شبكة خطية ذات منفذين).

في الشكل. 3.2، أيتم عرض خاصية السعة النموذجية للمكبر غير الخطي نفسه.

بالنسبة لإشارات الإدخال الصغيرة، تتغير إشارة الخرج بما يتناسب مع إشارة الإدخال (يتمتع مكبر الصوت بكسب ثابت يساوي ظل زاوية ميل AX إلى محور الإحداثي السيني)؛ وبالنسبة لإشارات الإدخال الكبيرة، يتم انتهاك هذا التناسب ( يعتمد كسب مكبر الصوت على السعة إشارة الإدخال). خط التغذية المرتدة مستقيم ومرسوم بزاوية إلى محور الإحداثي السيني، حيث أن هناك علاقة خطية بين جهد الخرج وجهد نظام التشغيل.

في لحظة تشغيل قوة المذبذب الذاتي، توجد ضوضاء عند مدخل مكبر الصوت، الذي يحتوي على مجموعة واسعة من مكونات التردد، بما في ذلك المكون الذي يتوافق تردده مع تردد الرنين لنظام الاختيار . وتجدر الإشارة إلى أن المكونات الطيفية الأخرى للضوضاء سيتم قمعها إلى حد ما بواسطة النظام الانتقائي. عند إخراج مكبر الصوت بعد التضخيم لبمجرد ظهور إشارة الخرج، والتي، بعد توهينها بواسطة دائرة PIC، تدخل مدخل مكبر الصوت على شكل جهد. ستستمر العملية حتى تصل سعة تذبذب الخرج إلى قيمة ثابتة (سيتم استيفاء شرط توازن السعة).

من الشكل. 3.2، أمرئي:

نقطة أهي نقطة التوازن المستقر.

لا يكون التوليد ممكنًا إلا في ظل هذه الظروف عندما يتجاوز خط التغذية المرتدة خاصية السعة الخاصة بمكبر الصوت، والتي تتوافق مع استيفاء الشرط.

يسمى وضع الإثارة الذاتية للمذبذب الذاتي الذي تمت مناقشته أعلاه ناعم.لضمان ذلك، من الضروري أن يترك AX لمكبر الصوت الصفر وأن يكون له قسم خطي عند أصل الإحداثيات مع زاوية ميل كافية لمحور الإحداثيات.

يتميز الوضع الناعم للإثارة الذاتية للمولد بالميزات التالية:

§ يتقاطع محور مكبر الصوت والتغذية المرتدة المباشرة عند نقطة واحدة فقط وهي نقطة التوازن الديناميكي.

§ التقلبات في حالة تغيير معامل PIC β تنشأ (توقف) عند نفس معامل الموافقة المسبقة عن علم؛

§ عندما لا يتطلب إثارة المذبذب الذاتي تأثيرات خارجية؛

§ في الوضع الناعم للإثارة الذاتية للمولد، من الممكن ضبط سعة تذبذب معينة عن طريق تحديد معامل POS.

في الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى أن الوضع الناعم لتشغيل المولد التلقائي غير مربح اقتصاديًا، حيث يعمل المولد التلقائي في وضع خطي وكفاءته منخفضة. لا يتجاوز 50%.

على الرغم من هذا العيب، فإن وضع الإثارة الذاتية الناعمة هو الوضع الرئيسي لتشغيل المولدات الذاتية.

تحدث عملية إثارة التذبذبات بشكل مختلف إذا كان مكبر الصوت موجودًا س- على شكل فأس (الشكل 3.2، ب). عند تحديد معامل الموافقة المسبقة عن علم β < β لا تحتوي مكبرات الصوت 2 AX وخط PIC على نقاط تقاطع. وهذا يعني أن معامل POS صغير وأن المذبذب الذاتي غير متحمس.

عند تحديد معامل الموافقة المسبقة عن علم β 1 < β < β يحتوي مكبرا الصوت 2 AX وخط PIC على نقطتي تقاطع أو مع. وهذا يعني أن شرط توازن السعة قد تم استيفاءه لقيمتين من سعة تذبذب المذبذب.

نقطة معيميز الحالة غير المستقرة للمذبذب الذاتي. دع في وقت ما أن تكون السعة عند خرج المولد متوافقة مع هذه النقطة مع، في حين أن كسب مكبر الصوت نفسه يساوي لج. لنفترض أنه تحت تأثير عامل خارجي انخفض سعة التذبذبات. سيؤدي ذلك إلى انخفاض الإشارة عند مدخل المولد منذ ذلك الحين ش VX = β ش OUT، وسوف يسبب انخفاضا إضافيا في سعة تذبذبات الإخراج، منذ كسب مكبر الصوت لأقل من لمع . ستكون نتيجة التأثير الخارجي في الحالة قيد النظر هي اضطراب التذبذبات. على العكس من ذلك، إذا زاد سعة التذبذب تحت تأثير عامل خارجي، فإن إشارة الإدخال ستزداد أيضًا. سيؤدي هذا إلى زيادة أخرى في سعة تذبذبات الإخراج، والتي ستحدث حتى يدخل النظام في حالة ثابتة .

نقطة أيميز الحالة المستقرة (الثابتة) للمذبذب الذاتي، في حين أن كسب مكبر الصوت نفسه يساوي ك أ. لنفترض أنه تحت تأثير عامل خارجي، فإن سعة التذبذبات تتوافق مع النقطة أانخفض. سيؤدي ذلك إلى انخفاض الإشارة عند مدخل المولد منذ ذلك الحين ش VX = β شمخرج ومع ذلك، منذ كسب مكبر للصوت لفي هذه الحالة أكثر لأ، ستتلقى إشارة الإدخال تضخيمًا أكبر وسيزداد سعة إشارة الخرج وتتوافق مرة أخرى مع النقطة أ.

من الواضح أنه لبدء تشغيل المذبذب الذاتي، يجب أن يتجاوز سعة الإجراء المثير سعة إشارة الإدخال المقابلة للنقطة مع. يسمى الوضع المدروس لإثارة المذبذب الذاتي قاسٍ.

إذا قمت بتعيين معامل الموافقة المسبقة عن علم β = β 2 , ثم يعمل المولد الذاتي بنفس الطريقة كما في الوضع الناعم، وتكون هناك نقطة توازن مستقرة.

دعونا نفكر في كيفية تغير سعة التذبذبات إذا تغير معامل نقطة البيع ولم تكن هناك تأثيرات خارجية.

وفقا لما تمت مناقشته أعلاه، لن يبدأ المولد إذا β < β 2 (خط نقاط البيع β يمر على يسار الخط β 2). لن يبدأ المولد حتى لو β 1 < β < β 2 (خط نقاط البيع β يمر بين السطور ب 1و ب 2)، لأنه لا يوجد أي صدمة كهربائية خارجية. سوف يكون المولد متحمسًا فقط إذا β = ب 1، في هذه الحالة سيتم إنشاء سعة ثابتة للتذبذبات. إذا قمنا، بعد بدء تشغيل المولد، بتقليل معامل نقاط البيع بشكل أكبر β داخل β 1 < β < β 2، فإن التذبذبات لن تفشل، وسعة التذبذبات سوف تنخفض فقط . سوف تفشل التذبذبات عندما β = β 2. لاستئناف التذبذبات، من الضروري ضبط معامل POS مرة أخرى β = β 1 .

وبالتالي، فإن وضع الإثارة الذاتية الصعبة للمولد يتميز بالميزات التالية:

§ منحنى كسب المضخم له نقطة انعطاف ويتقاطع مع الخط المستقيم للموافقة المسبقة عن علم عند نقطة أو نقطتين؛

§ هناك قيمتان للمعامل الحرج PIC ( β 1 و ب 2)، المقابلة لبداية وفشل تذبذبات المذبذب؛

§ مدى التذبذبات حتى عند إطلاق نقاط البيع الحرجة β 1 لا يمكن أن يكون قريبًا من الصفر؛

§ من الممكن تشغيل المولد متى β 1 < β < β 2 بسبب الدفع الخارجي الأولي.

يعد الوضع الصعب للمذبذب الذاتي أكثر اقتصادا (المذبذب الذاتي لديه كفاءة أعلى) من الوضع الناعم، حيث يعمل مكبر الصوت في وضع غير خطي. في الوقت نفسه، في الوضع الصعب، من المستحيل الحصول على تذبذبات ذات سعة صغيرة، ويواجه بدء تشغيل المولد بعض الصعوبات. نادرًا ما يتم استخدام الوضع الصعب للإثارة الذاتية للمذبذبات الذاتية.

يُطلق على وضع الإثارة الذاتية ، الذي تزيد فيه التذبذبات تدريجيًا بعد تشغيل مصدر الطاقة ، الإثارة الذاتية الناعمة ؛ إذا كان هناك حاجة إلى أي تأثير إضافي لإثارة التذبذبات ، فإن هذا الوضع يسمى الصعب.

أرز. 13.2. التغيير في المنحدر أثناء وضع الإثارة الذاتية الناعمة

يمكن تحقيق تنفيذ وضع الإثارة الذاتية الناعمة من خلال الاختيار المناسب لجهد التحيز في قسم خاصية الجهد الحالي للترانزستور ذي الموصلية العالية.

يتوافق هذا الوضع مع الاعتماد S=f(U mb) بالشكل التالي، الموضح في الشكل. 13.2.

في نفس الشكل. تم رسم خط مباشر
. بالنسبة لنقطة تقاطع الرسوم البيانية، يتم استيفاء معادلة توازن السعة وتكون سعة الحالة المستقرة للتذبذب مساوية لـ
. في الوضع الناعم، يكون الوضع الثابت مستقرًا، بينما يكون الوضع الباقي غير مستقر. لذلك، يحدث الإثارة الذاتية للمذبذب الذاتي.

السمة المميزة للوضع الصعب هي أن التقلبات الصغيرة في مدخل الترانزستور لا يمكن أن تسبب إثارة ذاتية للمذبذب الذاتي؛ الإثارة الذاتية ممكنة فقط بسعة جهد أولية كبيرة. يتم تنفيذ هذا الوضع من خلال تطبيق جهد متحيز مانع على UE، حيث لا يمكن أن تسبب السعات الصغيرة لجهد الإدخال تيارًا في دائرة خرج UE.

يتميز هذا الوضع بالاعتماد التالي S=f(U mb)، كما هو موضح في الشكل. 13.3.

أرز. 13.3. التغيير في المنحدر أثناء وضع الإثارة الذاتية الصعبة

الوضع المطابق لسعة التذبذب
، مستقر، والوضع المطابق للسعة
غير مستقر.

13.3. دوائر مذبذبة ثلاثية النقاط مكافئة

أبسط المولدات الذاتية في التكوين هي المولدات الذاتية التي تعمل وفق دائرة ثلاثية النقاط. في مثل هذه المذبذبات الذاتية، يتم توصيل الترانزستور بأطرافه الثلاثة إلى ثلاث نقاط من دائرة تذبذبية تتكون من ثلاثة عناصر تفاعلية.

تظهر دائرة مذبذب عامة ثلاثية النقاط في الشكل. 13.4.

أرز. 13.4. الدائرة المكافئة المعممة للمذبذب الذاتي

وحتى تحدث التذبذبات الذاتية لا بد من ما يلي:

اعتمادًا على العناصر التفاعلية التي تهيمن كميًا في الدائرة ، يتم تمييز المذبذبات الذاتية ، المبنية وفقًا للدائرة الاستقرائية (الشكل 13.5) والسعة (الشكل 13.6) ثلاثية النقاط.

حثي ثلاث نقاط:

أرز. 13.5. حثي ثلاث نقاط

,
,
.

بالسعة ثلاث نقاط:

أرز. 13.6. بالسعة ثلاث نقاط

- تردد التذبذبات المتولدة.

,
,
.

معامل التغذية المرتدة من خلال عناصر الدائرة ثلاثية النقاط:

.

لثلاث نقاط الاستقرائي:
.

للسعة ثلاث نقاط:
.

مخطط كلاب

في دائرة سعوية معدلة ذات ثلاث نقاط، يتم تحقيق استقرار تردد أعلى (الشكل 13.7).

أرز. 13.7. مخطط كلاب

يؤدي إدخال المكثف C 3 إلى تقليل عامل تضمين الترانزستور في الدائرة، مما يقلل من التأثير المزعزع لاستقرار معلماته على تردد المذبذب الذاتي.

، أين
.

في جميع الدوائر، تكون الدائرة متصلة جزئيًا بدائرة مجمع الترانزستور.

معامل إدراج الدائرة في دائرة المجمع:

مقاومة دائرة المجمع المكافئة:
.

اعتمادًا على قيم جهد الإمداد الثابت الذي يتم توفيره لأقطاب عنصر التضخيم، وعلى المعامل K 0. هناك طريقتان محتملتان للإثارة الذاتية: الناعمة والصلبة.

في وضع الإثارة الذاتية الناعمة، يتم تحديد نقطة التشغيل A في القسم الخطي لخاصية الجهد الحالي لعنصر التضخيم (الشكل 9.1 أ)، مما يضمن وضع التشغيل الأولي لعنصر التضخيم دون قطع تيار الإخراج. في ظل هذه الظروف، ينشأ الإثارة الذاتية من التغيرات الأكثر أهمية في جهد الدخل، والتي تكون موجودة دائمًا في الظروف الحقيقية بسبب تقلبات حاملات الشحن.

في البداية، تزداد التذبذبات في المولد التلقائي بسرعة نسبيا. بعد ذلك، نظرًا لعدم الخطية لخاصية الجهد الحالي لعنصر التضخيم، يتباطأ نمو سعة التذبذب، حيث يقع الجهد عند مدخلاته على أقسام من خاصية الجهد الحالي مع منحدر ثابت أقل بشكل متزايد، وهذا يؤدي إلى انخفاض في متوسط ​​المنحدر متوسط ​​Sومعامل الإرسال ك 0 ثانيةدوائر ردود الفعل.

الشكل 9.1 - مخططات تشرح أوضاع الإثارة الذاتية.

تزداد التذبذبات حتى ينخفض ​​معامل النقل إلى الوحدة. ونتيجة لذلك، سيتم إنشاء وضع ثابت في المذبذب الذاتي، والذي يتوافق مع سعة معينة لتذبذبات الإخراج، وزاوية القطع لتيار الإخراج هي 0> 90 درجة. تردد هذه التذبذبات قريب جدًا من تردد الرنين للنظام التذبذبي. دعونا ننتبه: إذا كان لعنصر التضخيم خاصية خطية للتيار والجهد، فإن الزيادة في سعة التذبذبات الذاتية ستحدث إلى ما لا نهاية، وهو أمر مستحيل فيزيائيا. لذلك، من المستحيل الحصول على تذبذبات ذاتية مستقرة بسعة ثابتة في دائرة خطية.

نظرًا لعدم خطية خاصية الجهد الحالي، فإن شكل تيار الخرج لعنصر التضخيم يكون غير جيبي. ومع ذلك، مع وجود عامل جودة عالي بما فيه الكفاية (Q = 50...200) للنظام التذبذب، فإن التوافقي الأول لهذا التيار، وبالتالي الجهد عند خرج المذبذب الذاتي يمثل تذبذبات توافقية تقريبًا.

9.5 وضع الإثارة الذاتية الصعبة

في هذا الوضع، يتم ضبط جهد التحيز بحيث لا يمر التيار عبر عنصر التضخيم عند السعات الصغيرة لجهد الإدخال. ثم لا يمكن للتذبذبات البسيطة التي تنشأ في الدائرة أن تسبب تيارًا في دائرة الخرج، ولا يحدث إثارة ذاتية للمذبذب الذاتي. تحدث التذبذبات فقط عندما يكون اتساعها الأولي كبيرًا بدرجة كافية، وهو ما لا يمكن ضمانه دائمًا. يتم توضيح عملية حدوث ونمو التذبذبات في وضع الإثارة الذاتية الصعبة في الشكل 9.1، ب. يمكن ملاحظة أنه عند السعات الأولية الصغيرة لجهد الدخل (المنحنى 1) يوجد تيار إيوت = 0ولا تحدث تذبذبات ذاتية. وهي تنشأ فقط عند سعة جهد أولية كبيرة بما فيه الكفاية (المنحنى 2) وتزداد بسرعة إلى قيمة الحالة المستقرة. في الوضع الثابت، يعمل عنصر التضخيم بزوايا قطع تيار الإخراج<90°.

لسهولة تشغيل المولد التلقائي، من المستحسن استخدام وضع الإثارة الذاتية الناعمة، حيث تحدث التذبذبات في هذا الوضع مباشرة بعد تشغيل مصدر الطاقة. ومع ذلك، في وضع التذبذب جامد مع زاوية القطع<90° обеспечиваются более высокий КПД автогенератора и меньшие тепловые потери. Поэтому в стационарном режи­ме автогенератора более выгоден имен­но режим с малыми углами отсеч­ки выходного тока усилительного эле­мента.

استقرار عملية AG

يمكن دراسة عملية حدوث وإنشاء التذبذبات في المذبذب الذاتي بسهولة باستخدام الخصائص التذبذبية وخطوط التغذية المرتدة.

10.1 الخصائص التذبذبية

إنها تمثل اعتماد سعة التوافقي الأول لتيار الخرج لعنصر التضخيم أنا م 1على سعة جهد الدخل يو م فيفي الجهد التحيز المستمر ش 0وفتح دائرة التغذية الراجعة : . هذه التبعيات غير خطية ويمكن الحصول عليها تجريبيًا عن طريق تحويل المولد إلى وضع متحمس خارجيًا.

الشكل 10.1 - الخصائص التذبذبية لـ AG.

يوضح الشكل 10.1 ثلاث خصائص تذبذبية تتوافق مع جهود التحيز المختلفة. تتوافق الخاصية 1 مع الانحياز الذي يكون فيه لمنحدر خاصية الجهد الحالي أكبر قيمة. كما يزيد الجهد يو م فيينخفض ​​​​متوسط ​​​​الانحدار ويقل ميل الخاصية.

تتوافق الخاصية 2 مع جهد انحياز أقل، حيث يكون المنحدر الثابت للخاصية IV لعنصر مكبر الصوت عند نقطة التشغيل أقل من الحد الأقصى للانحدار. ونتيجة لذلك، مع زيادة الجهد، ومتوسط ​​​​الانحدار متوسط ​​Sالزيادات وفقط بقيم كبيرة جدا يو م فييبدأ في الانخفاض.

الخاصية الثالثة تتوافق مع الحالة التي لا يمر فيها تيار عبر عنصر التضخيم في حالة عدم وجود إشارة دخل. هذا التيار، وبالتالي التيار في الدائرة التذبذبية، يظهر فقط عند سعة جهد معينة يو م فييكفي لتشغيل المصباح أو الترانزستور خلال جزء من فترة التذبذب عالي التردد.

خطوط ردود الفعل

تحدد هذه الخطوط اعتماد السعة يو م في، أي جهد الخرج لدائرة التغذية المرتدة من السعة الحالية أنا م 1، وهو تيار الإدخال لهذه الدائرة: .

منذ و نحصل عليها

.

ويترتب على ذلك أن خطوط التغذية المرتدة تم تصويرها بيانياً كخطوط مستقيمة تمتد من نقطة الأصل (الشكل 10.2). يختلف ميل هذه الخطوط المستقيمة ويعتمد على قيمة المعامل إلى نظام التشغيل. كلما كانت التغذية المرتدة في المذبذب الذاتي أقوى، قلت زاوية ميل خط التغذية المرتدة بالنسبة للمحور يو م في(في الشكل 10.2 ).

الشكل 10.2 - خطوط ردود الفعل.

10.3 تحديد سعة الاهتزاز الثابت

في وضع AG الثابت، سعة جهد الدخل يو م فيوسعة التوافقي الأول لتيار الخرج المطابق لهذا الوضع أنا م 1يجب أن يفي عنصر التعزيز بكلا هاتين التبعيتين في نفس الوقت. وهذا ممكن فقط عند نقاط تقاطع الخاصية التذبذبية وخط التغذية المرتدة. في الشكل. 10.3 المحور السيني للخصائص التذبذبية يو م فييعمل في نفس الوقت كمحور إحداثي لخطوط التغذية المرتدة 2-5، والمقياس عليها هو نفسه. يتم رسم التيار على طول المحور الإحداثي المشترك للخاصية 1 والخطوط 2-5 أنا م 1.

يحتوي خط التغذية المرتدة 2، الموافق لمعامل النقل لدائرة التغذية المرتدة، على نقطة مشتركة ذات خاصية تذبذبية 1 عند الأصل فقط. في هذه الحالة، لا يحدث الإثارة الذاتية للمذبذب الذاتي بسبب المعامل الصغير إلى نظام التشغيلأو انخفاض قيمة مقاومة الرنين للدائرة قطع R.

الشكل 10.3 - تحديد الحالة الثابتة لـ AG في وضع الإثارة الذاتية الناعمة.

عند معامل حرج، يتم دمج ردود الفعل المباشرة 3 مع الخاصية التذبذبية في منطقة الزراعة العضوية، حيث تكون خطية، ولكنها لا تتقاطع مع هذه الخاصية. في هذه الحالة، يكون الإثارة الذاتية غائبة أيضًا، مما يؤكد الاستنتاج: في الذات - مذبذب يعمل في الوضع الخطي، ومن المستحيل الحصول على ذبذبات ذاتية.

تحدث التذبذبات في AG فقط عند المعامل الذي يتوافق مع خط التغذية المرتدة 4. في ظل ظروف وضع الإثارة الذاتية الناعمة، يحتوي هذا الخط على نقطتين مشتركتين مع الخاصية التذبذبية، 0 و B. النقطة B تتوافق مع الحالة الثابتة لـ المذبذب الذاتي، الذي يتميز بسعات التيار انا م 1 بوالجهد U م inxB. يدخل المولد هذه الحالة أثناء عملية الإثارة الذاتية، ولكن يمكن أن يتركها تحت تأثير عوامل زعزعة الاستقرار المختلفة.

دعونا نفكر في العمليات التي ستحدث.

لنفترض أن الجهد عند مدخل عنصر التضخيم قد انخفض إلى القيمة يو م vxC. سيؤدي هذا الجهد إلى حدوث تيار في دائرة خرج المولد أنا م 1 ج(النقطة C في الشكل 10.3)، والتي، بفضل ردود الفعل، سوف تزيد من جهد الدخل ل U م الإدخالمما سيؤدي حسب الخاصية 1 إلى زيادة التيار إلى انا م 1 أإلخ. ونتيجة لذلك، سيعود المولد إلى الحالة التي تحددها النقطة B من تقاطع الخاصيتين 1 و4. وبالمثل، يمكن إثبات أنه إذا زاد الجهد عند مدخل عنصر التضخيم، لسبب ما، و يصبح أعظم من U م inxB(النقطة D في الشكل 10.3)، سينتقل المولد تلقائيًا مرة أخرى إلى الحالة التي تحددها النقطة B. ويؤكد المنطق أعلاه أن النقطة B هي نقطة توازن مستقر وتتوافق مع وضع التشغيل الثابت للمولد التلقائي. يتم تحديد سعة الجهد والتيار في وضع الحالة المستقرة من خلال حجم التغذية المرتدة. مع زيادة ردود الفعل (الشكل 3، السطر 5)، زيادة السعات الثابتة المقابلة إلى القيم يو م فيEو أنا م 1 إي.

النقطة المشتركة الثانية للخاصية التذبذبية 1 وخط التغذية المرتدة 4 (الشكل 10.3، النقطة 0) غير مستقرة، لأن التذبذبات التي تنشأ فيها، بغض النظر عن السعة الأولية، تزيد إلى تذبذبات ذات سعات ثابتة، يحددها موضع النقطة B .

الشكل 10.4 - تحديد الحالة الثابتة لـ AG في وضع الإثارة الذاتية الصعبة.

في ظل ظروف وضع الإثارة الذاتية الصعبة (الشكل 10.4)، تحتوي الخاصية التذبذبية 1 وخط التغذية المرتدة على ثلاث نقاط مشتركة: O، A، B. تميز النقطة 0 الحالة المستقرة لبقية المذبذب الذاتي، أي غياب من الإثارة الذاتية في اتساع التذبذبات الأولية الصغيرة. تحدث التذبذبات فقط عندما يصبح سعة جهد الدخل الأصلي أكبر U م الإدخال، المحددة بالنقطة أ في الشكل. 10.4، على سبيل المثال، ارتفع الجهد إلى القيمة يو م vxC. التيار الناتج عن هذا الجهد أنا م 1 جباستخدام ردود الفعل، فإنه سيتم زيادة الجهد عند دخل المولد، الأمر الذي سيؤدي إلى زيادة أكبر في التيار، وما إلى ذلك.

(انظر الشكل ١٠.٤، الخطوط ذات الأسهم). ونتيجة لذلك، يتم تحقيق وضع تذبذب مستقر (النقطة B)، يتميز بالسعات U م inxBو انا م 1 ب.

لنفترض الآن أن الجهد عند دخل المولد أصبح أقل من U م الإدخالووصلت إلى القيمة U م inxB، تحددها النقطة D. ثم سوف ينخفض ​​​​التيار إلى انا 1 دمما سيؤدي إلى انخفاض إضافي في جهد الدخل، كما هو موضح بالخطوط ذات الأسهم في الشكل. 4. ونتيجة لذلك، تموت التذبذبات. وبالتالي، فإن النقطة A من تقاطع الخاصية التذبذبية وخط التغذية المرتدة تميز الحالة غير المستقرة لوضع المذبذب الذاتي.