Файл: Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие.pdf

конденсаторе станет максимальным и он начнет разряжаться, причем ток разряда конденсатора потечет через катушку L в обратном направлении. При полном разряде конденсатора ток в катушке достигнет максимального значения, после чего нач­ нется перезаряд конденсатора и т. д.

Таким образом, с размыканием ключа К в контуре возни­ кают свободные колебания тока и напряжения, изменяющие­ ся по синусоидальному закону со сдвигом по фазе на 90° (рис. 4.216). Период собственных колебаний определяется па­ раметрами контура. Свободные колебания, возникающие в контуре (рис. 4.216), будут затухающими.

Начальная амплитуда тока в контуре равна ІШо, а началь­ ную амплитуду напряжения и макс при этом можно определить по формуле Umo=Imo-p, где р — волновое сопротивление кон­ тура. Убывание амплитуд тока и напряжения происходит тем быстрее, чем ниже качество контура Q.

В генераторах синусоидальных колебаний с ударным воз­ буждением контура колебания начинаются в момент подачи яа схему внешнего входного напряжения и продолжаются в течение действия этого напряжения. После окончания дейст­ вия входного напряжения возникают новые колебания, кото­ рые, однако, быстро затухают. Это обеспечивает совпадение начальной фазы синусоидальных колебаний с моментом появ­ ления внешнего периодического напряжения.

Схема генератора с ударным возбуждением контура, включенного в катодную цепь лампы (рис. 4.22), отличается ют упрощенной схемы (рис. 4.21) тем, что ключ К заменен электронной лампой.

166

Б. Генератор с контуром ударного возбуждения в цепи катода

Рассмотрим устройство и работу генератора с контуром;

Рис. 4. 22. Генератор ударного возбуждения с контуром в цепи катода: а — схема; 6 — временные диаграммы напря­ жений.

16?

Cp — разделительный конденсатор, соединяющий выход схемы генератора со входом следующе­ го каскада.

Р а б о т а с х е м ы

При отсутствии напряжения на входе генератора лампа от­ перта и через нее течет постоянный анодный ток ІаоПрохо­ дя через катушку Lt, этот ток создает на ней незначительное падение напряжения. Конденсатор контура Сі разряжен. Этот режим соответствует замкнутому положению ключа К в схеме (рис. 4. 21).

В момент времени К на сетку лампы подается прямоуголь­ ный импульс напряжения, достаточный для запирания лам­ пы. Лампа запирается, и в контуре за счет энергии магнит­ ного поля катушки возникают колебания. Ток на катушке кон­ тура некоторое время течет в прежнем направлении (за счет э.д.с. самоиндукции) и заряжает конденсатор контура, на верхней обкладке которого накапливаются отрицательные за­ ряды, а на нижней — положительные. Поэтому первый полупериод колебаний в контуре получается отрицательным. З а ­ тем конденсатор разряжается через катушку, и в контуре на­ чинается колебательный процесс. Так как потери в контуре малы, то за время действия входного импульса затухание ам­ плитуды колебаний будет небольшим.

В момент времени t2 отрицательный импульс напряжения на входе генератора прекращается и лампа отпирается. При этом через нее начинает протекать анодный ток. Внутреннее сопротивление лампы резко уменьшается, колебания в конту­ ре быстро затухают. Объясняется это тем, что при отпирании лампы резко падает качество контура, так как лампа своим внутренним сопротивлением R] шунтирует его. Кроме того, на затухание колебаний оказывает влияние сильная отрицатель­ ная обратная связь, ибо переменное напряжение на контуре оказывается приложенным к участку сетка-катод отпертой лампы таким образом, что способствует подавлению этих ко­ лебаний (рис. 4.22 6).

Быстрое затухание колебаний является преимуществом данной схемы. После затухания колебаний через катушку вновь идет постоянный ток Іао. С появлением следующего от­ рицательного импульса на входе схемы процессы повторяют­ ся. Колебательный контур можно включить и в анодную цепь лампы. Работа схемы при этом не изменится, только колеба­

168

ния начнутся с положительного полупериода, а затухание ко­ лебаний после прекращения входного импульса будет более медленным из-за отсутствия отрицательной обратной связи.

Имеются и другие варианты схем генератора с ударным возбуждением, но применяются они реже.

Общим недостатком приведенных схем является заметное убывание амплитуд тока и напряжения. Помимо потерь в де­ талях колебательного контура, затухание зависит также от характера нагрузки.

Значительно лучшие результаты дают двухламповые схе­ мы генераторов ударного возбуждения. В этих схемах удает­ ся получить синусоидальное напряжение практически неиз­ менной амплитуды (рис. 4.23).

Особенностью данной схемы является наличие катодного повторителя, собранного на лампе Л 2, через который осущест­ вляется подпитка контура.

Д о подачи отрицательного импульса на вход Л[ обе лам­ пы отперты, колебаний в контуре L C нет. При подаче отрица­ тельного импульса лампа Л і запирается, в контуре возника­ ют синусоидальные колебания, поступающие на сетку катод­ ного повторителя. Анодный ток лампы Л 2 будет изменяться: по закону колебаний в контуре L C . Протекая по виткам ка­ тушки L2, он возбуждает в ней э.д.с., совпадающую по фазе с колебаниями в контуре L C . Действительно, при наличии поло­ жительного полупериода колебаний на контуре анодный ток лампы Л 2 возрастает и, проходя сверху вниз через катушку, вызывает э.д.с. самоиндукции, направленную согласно суще­ ствующим в контуре колебаниям. В результате этого напря­

жение между зажимами контура увеличивается.

Изменяя величину тока лампы Л 2 с помощью резистора RK> можно получить незатухающие колебания на входе схемы.

Таким образом, данная схема представляет собой автоге­ нератор с катодной связью. Обратная связь здесь осуществ­ ляется через катодный повторитель. По окончании входного импульса Лі отпирается и своим малым сопротивлением шун­ тирует контур L C . При этом колебания в нем быстро зату­ хают.

Генераторы с контуром ударного возбуждения широко применяют в индикаторных устройствах для получения мас­ штабных отметок дальности или отсчета малых промежут­ ков времени.

169

§ 4. 8. Автогенераторы на RC

Автогенераторы с колебательным контуром незаменимы как источники высокочастотных колебаний. Для генерирова­ ния низкочастотных колебаний (ниже 15— 20 кгц) они неудоб­ ны, так как колебательный контур получается слишком гро­ моздким и трудноперестраиваемым. В связи с этим для ге­ нерирования низкочастотных синусоидальных колебаний ма­ лой мощности широко используют так называемые RC-re- нераторы.

R C -генераторы главным образам применяются в схемах генераторов звуковых колебаний, используемых в различной

измерительной аппаратуре и в специальных схемах.

R C -генераторы бывают одноламповые (трехзвенные, четырехэвенные), двухламповые и другие.

170

Рассмотрим устройство и работу трехзвенного однолампо­ вого R C -генератора (рис. 4.24).

Отличие данного автогенератора от обычного с контуром L C заключается в том, что вместо нагрузочного колебатель­ ного контура здесь применен резистор Ra, а обратная связь осуществляется при помощи цепи R C , состоящей из трех: звеньев.

Рис. 4. і24. Автогенератор на RC,

Основные элементы схемы — лампа, источник анодного5

Фазосдвигающая цепочка является цепью обратной связи. Она также обеспечивает сдвиг по фазе между переменным напряжением на аноде лампы и переменным напряжением ІІзг подаваемым на сетку лампы с резистора R3. Это необходимо для выполнения фазового условия самовозбуждения.

Рассмотрим физические процессы в схеме. Под действием флуктуаций анодного тока анодное напряжение всегда изме­ няется в небольших пределах со всевозможными частотами, которые и являются причиной самовозбуждения генератораПри этом он генерирует колебания той частоты, для которой выполняются амплитудное и фазовое условия самовозбужде­ ния. Фазовое условие в данной схеме может быть выполненотолько для одной частоты, для которой фазосдвигающая цепь» обеспечивает сдвиг по фазе точно на 180°.

Если элементы всех трех звеньев фазосдвигающей цепи’ одинаковы, то каждый из них должен обеспечить сдвиг по фа­ зе на 60°.

171

Рис. 4. 25 Векторная диаграмма физических процессов трехзвенного RC-генератора.

Физические процессы при работе схемы представлены век­ торной диаграммой на рис. 4.25.

Докажем, что в этой схеме могут быть выполнены усло­ вия самовозбуждения. Отложим вправо вектор переменного напряжения на аноде, имеющего частоту, для которой фазо­

тым по фазе относительно переменного напряжения на аноде на 180°. Оно прикладывается к участку сетка-катод лампы и является напряжением обратной связи.

Таким образом, в этой схеме выполняется на некоторой частоте фазовое условие самовозбуждения.

Амплитудное условие самовозбуждения может быть осу­ ществлено выбором величин элементов звеньев фазосдвигаю­

172