4.2. Квазилинейная теория транзисторных автогенераторов. Условия, необходимые для возбуждения и устойчивого существования колебаний в автогенераторе.

Автогенератор представляет собой совокупность трех компонентов,

замкнутых в кольцо: резонатора, элементов обратной связи и транзистора. С целью

получения условий возбуждения и существования незатухающих колебаний

используются следующие параметра автогенератора:

1) S – крутизна линейной части переходной характеристики транзистора

2) S_1= S_1 * e^(j*φ_s) − средняя крутизна транзистора

3) K_ос = K_ос*e^(j*φ_ос) − коэффициент обратной связи по напряжению

4) Zр = Zp*e^(j*φ_р) - импеданс резонатора в точках коллектор - эмиттер.

Стационарным называется режим постоянной частоты и амплитуды

колебаний. Для его существования требуется выполнение следующих условий.

4.3. Долговременная стабильность частоты колебаний в автогенераторе. Дестабилизирующие факторы. Три условия, необходимые для получения высокостабильных колебаний.

Частота колебаний в автогенераторе определяется резонансной частотой резонатора (3.4), она может изменяться при изменении индуктивности и емкости контура под влиянием внешних климатических и механических воздействий, а также в результате старения. Кроме того, поскольку резонатор включен в цепь автогенератора, на резонансную частоту могут оказать влияние изменения параметров соседних элементов автогенератора, например, емкостей транзистора .

Следует отметить, что на частоте генерации должно быть выполнено условие баланса фаз и, если при этом окажется, что для его выполнения фазовый сдвиг между колебаниями тока и напряжения на резонаторе φр≠0, частота генерации будет отличаться от резонансной.

Перечислим требования, которые нужно предъявить к созданию

высокостабильного автогенератора

1. Резонатор автогенератора

- должен быть выполнен из элементов и материалов, мало подверженных влиянию внешних климатических и механических воздействий,

- иметь последовательный резонанс,

- обладать высокой собственной добротностью.

2. Связь автогенератора с нагрузкой должна быть ослаблена.

3. Транзистор автогенератора и цепь обратной связи должны обеспечивать минимальную сумму фазовых сдвигов φss + φос. Для этого следует применять высокочастотные транзисторы (для уменьшения φss), а в цепи обратной связи использовать фазосдвигающую цепочку, компенсирующую фазовый сдвиг в транзисторе.

4.4. Кварцевые автогенераторы. Кварцевые резонаторы. Причины образования резонансных частот. Механические гармоники.

В автогенераторах, стабилизированных резонаторами высокой собственной

добротности, применяют кварцевые резонаторы.

Кварцевый резонатор (КР) – это пластина из кварца двумя металлическими контактами. При включении КР в схему автогенератора на пластине существуют гармонические электрические колебания.

Вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта в КР возникают механические колебания. По отношению к этим колебаниям КР ведет себя как полуволновый резонатор, в котором имеются частоты последовательного резонанса – механические гармоники.

Если частота электрических колебаний, приложенных к КР, совпадает с какой - либо резонансной частой механических колебаний, амплитуда механических колебаний существенно возрастает.

Прямой пьезоэлектрический эффект вызывает переменное электрическое

напряжение на выводах КР и, соответственно, электрические колебания высокой

амплитуды. Резонансные частоты механических колебаний зависят от скорости

распространения их по пластине (скорости звука) и длины пластины КР:

где vvзв – скорость звука в кварце, d – длина пластины, n = 1, 2, 3,... .