Раздел 13. Радиотехника, телевидение, фотокинотехника, аудиотехника, свч-техника, связь

Раздел 13. Радиотехника, телевидение, фотокинотехника, аудиотехника, свч-техника, связь

Автогенератор

Автогенератор – это генератор, вырабатывающий электромагнитные колебания. Автогенератор самопроизвольно возбуждает колебания, преобразуя их из энергии источников питания. Он не зависит от внешних воздействий, поэтому носит название генератора с самовозбуждением.

Принцип работы автогенератора заключается в том, что источник энергии через резонатор, посредством переходного колебательного процесса, воздействует на активный элемент. Для этого необходимо, чтобы источник энергии обязательно был включен. Активный элемент превращает энергию источника в энергию колебаний, которые передаются в резонатор. Амплитуда колебаний увеличивается при выполнении условия самовозбуждения генератора – мощность, которую потребляет резонатор, меньше мощности активного элемента. Возрастающая амплитуда приводит к энергетическому балансу. Активный элемент с ростом амплитуды становится нелинейным и таким образом приостанавливает возрастание отдаваемой мощности. Это приводит к уравновешиванию отдаваемой и потребляемой мощности. Если малые отклонения не влияют на равновесие, то происходит установка стационарного режима колебаний. Частота и амплитуда колебаний не изменяются во времени, характеризуются параметрами активного элемента и колебательной системы, происходящей в автогенераторе. Именно эта характеристика отличает автогенераторы от каких-либо других каскадов радиопередатчиков.

Первый ламповый автогенератор был построен в 1912 г. Ли де Форестом. Но в связи с тем, что он вовремя не успел запатентовать свое изобретение, в 1913 г. официальным изобретателем такого автогенератора стал Г. Армстронг. Тяжба между ними продолжалась до 1934 г., правда оказалась на стороне Фореста, но в радиотехнике принято считать, что ламповый генератор сконструировал Армстронг. Явились и другие претенденты на получение патента данного изобретения, такие как Р. Фессендер, А. Мейснер, Г. Раунд, Р. Хартли и Э. Колпиц, но их устройства не получили широкого распространения.

Благодаря ламповому генератору можно было осуществлять обратную связь по одному каналу, так как он генерировал колебания одной частоты. Существует множество видов автогенераторов, одинаковым началом для которых служит автоколебательная система, генерирующая автоколебания.

Одноконтурный автогенератор содержит соответственно один колебательный контур.

В трехточечном автогенераторе напряжение обратной связи убирается с колебательного контура в трех точках: путем отвода от катушки; в другом варианте путем подключения контура либо к транзистору, либо к электронной лампе тремя проводами.

Подобный механизм работы наблюдается у автогенератора с емкостной обратной связью, также работающего по трехточечной схеме. Напряжение обратной связи в этом генераторе убирается с контура колебаний через емкостный делитель напряжения, т. е. с подключением контура к электронной лампе или транзистору.

Особенность внутреннего кольцевого автогенератора заключается в том, что его частота зависит от рабочей температуры, напряжения питания и условий производства микроконтроллера, изменяется под воздействием этих факторов. При выборе кольцевого автогенератора как источника основных синхроимпульсов он перезапускается для того, чтобы обеспечить синхронизацию процесса.

Чтобы максимально приблизить режим транзистора к режиму усилителя мощности, исследователи разработали транзисторные и диодные автогенераторы. Они различаются по типам активного элемента. В транзисторных автогенераторах по цепи обратной связи на вход транзистора поступают колебания из собственного резонатора. В диодных обратная связь происходит без вмешательства специальных элементов, а стационарные колебания производятся благодаря определенным процессам в генераторных диодах.

Автогенераторы различаются также по режимам возбуждения. При включении напряжения питания возникает условие самовозбуждения – генерация происходит самопроизвольно, независимо от внешнего воздействия. Такой режим носит название мягкого. При таком режиме возбуждения колебаний состояние покоя в автогенераторе нестабильно. При изменении условий можно перейти к жесткому режиму возбуждения. В отличие от мягкого режима колебания возбуждаются только при наличии внешнего воздействия. Оно создает колебания с амплитудой, превышающей пороговое значение. Примером может служить радиоимпульс, воздействующий на автогенератор от внешнего источника. Еще одним отличием от режима мягкого возбуждения колебаний является то, что состояние покоя в автогенераторе при жестком режиме устойчиво, стабильно.

Вырабатываемые автогенераторами электромагнитные колебания передаются по цепи обратной связи переменного напряжения с выхода на вход самого автогенератора. Обязательным условием этой системы является рост колебательной энергии, в значительной мере превосходящий потери. Вместе с этим амплитуда колебаний также увеличивается. Именно этот принцип объединяет все вышеперечисленные автогенераторы.

Применяются автогенераторы в радиопередающих устройствах.