ров, как число час гот в полосе прозрачное! и кон i ура, при коюрых выполняется фазовый баланс, форма АЧХ избирательной нагрузки, режим самовозбуждения (мягкий или жесткий), и некоторых других.

Рассмотрим сначала случай, когда в полосе прозрачносги одиночного колебательного контура имеется всего лишь две частоты, на которых возможна генерация: coj и м.. Это означает, что в полосе 2Лши 2 -с (т„ - постоянная времени контура) набег фазы в линии задержки Т близок к 2л, т. е. 2ДсО(,Т яьг 2л или Т лЛю,, лт.

Примерное расположение Wj и ш., на оси частот показано на рис. 9.32. Через El и £2 обозначены амплитуды колебаний с указанными частотами в какой-то момент времени после запуска генератора с мягким режимом возбуждения. При циклическом обходе замкнутого кольца обратной связи при каждом прохождении через нелинейный элемент соотношение между амплитудами El и £, будет изменяться в пользу £1. С аналогичной ситуацией мы имели дело при рассмотрении подавления слабого сигнала в амплитудном ограничителе в § 8.7. В итоге колебание с частотой coj полностью подавляется и в системе остается всего лишь одно колебание с частотой со,, для которого начальные условия при запуске более благоприятны.

Иначе обстоит дело в автогенераторе с жестким режимом самовозбуждения, когда при запуске для установления автоколебаний требуется внешний источник колебаний. В зависимости от выбора запускающей частоты в генераторе может быть установлен стационарный режим на любой из частот coi или cog. Отсюда видно, что «жесткий» автогенератор с запаздывающей обратной связью можно использовать как устройство, запоминающее одну из нескольких частот, подаваемых в момент запуска.

Вернемся к автогенератору с мягким режимом самовозбуждения и допустим, что в гюлосе прозрачности колебательной цепи имеется значительное число частот возможной генерации. Та ккак эти частоты расположены на оси со эквидистантно (рис. 9.33), то можно допустить существование совокупности колебаний с частотами oj], coj, со.,, ... при амплитудных и фазовых соотношениях, характерных для угловой модуляции. Подобное сложное колебание с постоянной амплитудой проходит через нелинейность (амплитудный ограничитель) без изменения соотношения между отдельными составляющими спектра. Это означает, что нелинейная часть автогенератора не препятствует одновременной генерации сетки часточ. Этого, однако, еще недостаточно для устойчивой генерации. Необходимо, чтобы передаточная функция избирательной цепи обеспечивала сохранение внутриспектральных соотношений. Амплитудно-частотная характеристика избирательной цепи, представленная на рис. 9.33, не отвечает этому требованию. Более подробное

Рис. 9.31. Расположение возможных частот генерации при введении задержки в цепь обратной свя.зи

Рис. 9.32. К вомрос\- о подавлении слабого колебания в автогенераторе с задержкой в цепи обратной связи

<a , (,} ) I p\

Piiu. 9.33. Форма .\ЧХ избирательной не ни, неблагоприятная для одновременного генерирования нескольких частот

1ис. 9.34, Форма АЧХ избирательной цени, допускающей устойчивую генерацию нескольких частот одновременно

рассмотрение показывает, что для устойчивой генерации сиекгра час гот АЧХ колебательной системы должна иметь неравномерность типа седловины (рис. 9.34).

Генератор с запаздывающей обратной связью обладает некоторыми другими интересными свойствами, обусловленными большой крутизной ФЧХ, например повышенной стабильностью генерируемой частоты.

9.11. РС-ГННЕРАТОРЫ

Генераторы с колебательным LC-контуром эффективны для получения высокочастотных колебаний. Для генерирования же низких (звуковых час: тот) они неудобны из-за конструктивных недостатков (колебательный контур получается слишком громоздким и трудно перестраиваемым). В связи с этим для получения гармонических колебаний в диапазоне от нескольки) герц до нескольких десятков килогерц широко распространены, особенно в измерительной технике, /?С-генераторы.

Один из возможных вариантов схемы /?С-генератора представлен на рис. 9.35. Отличие /?С-генератора от LC-генератора заключается в том, что вместо усилителя с колебательным контуром здесь применен резистивный усилитель, а обратная связь осуществляется при помощи специального четырехполюсника, составленного из резисторов и конденсаторов.

Схема на рис. 9.35 соответствует усилителю с фазовым сдвигом напряжения на 180 относительно U) (например, однокаскадному транзисторному усилителю с ОЭ). Для генерации на заданной частоте необходимо, чтобы сумма фазовых сдвигов при обходе замкнутого кольца обратной связи равнялась 2л и, кроме того, чтобы коэффициент усиления Ку являлся величиной, обратной Koi- (см. (9.3)1. Следовательно, обведенный на рис. 9.35 штриховой линией четырехполюсник обратной связи должен обеспечивать дополнительный фазовый сдвиг на 180.

Нетрудно выявить требования, предъявляемые к элементам этого четырехполюсника. Придерживаясь обозначений рис. 9.35, составляем систему уравнений

(R -г- 1 тС) I, -(l,iwC) X л-ср

X 1.. = и.., -(1 /(оС)/,-+-- [к , 2(ЧоС) !..-([ йоС)1з =

О, -(1 шС)\, + (R -

2 шС) 1з = ().

См.: Гоноровский И. С. К вопросу об установлении автоколебаний в высокочастотном генераторе с запаздывающей обратной связью. Радиотехника, 19.58, №5.

Рис 9.35. Однокаскадный вариант /?С-генерато-ра

Решая эту систему, находим

J - и/(оС

5(ш/?С)2-11+ (((oj>?C)3 6m?C

Так как напряжение на выходе четырехполюсника обратной связи (отсчитываемое по направлению тока I3) равно 1з/соС, то коэффициент обратной связи

1:,/1шС

Кое т

Рис. 9.36. Амплитудно- и фазо-частотная характеристики четырехполюсника обратной связи в схеме на рис. 9.35

--/(„,e"-""V (9..58,

Аргумент и модуль функции Кс (") представлены на рис. 9.36. Из выражения (9.58) следует, что фазовый сдвиг 180 получается при частоте, отвечающей условию

о)/?С \{aRCf - 61 - 0.

Следовательно, генерация возможна на частоте

со, \%:RC.

Между модулем и аргументом передаточной функции рассматриваемого четырехполюсника существует однозначная связь. Подставляя найденное значение со в выражение (9.58), находим модуль

[5 (<ор/?С)2-1

Итак, произведение RC определяет частоту генерации и одновременно коэффициент обратной связи. Это означает, что показанный на рис. 9.35 усилитель должен обеспечивать усиление

К.-ИКо, 29.

При разбиении произведения RC на множители имеется значительная свобода, облегчающая выбор удобных величин RviC. Необходимо лишь обеспечивать условие R"R», где /?„ - резистор нагрузки усилителя, так как только при этом условии усиление /Су не зависит от R.

Ступенчатое изменение частоты генератора в широком диапазоне осуществляется с помощью набора переключаемых резисторов и конденсаторов, а плавная настройка в каждом из поддиапазонов - с помощью конденсаторов переменной емкости.

На рис. 9.37 изображена схема иного варианта РС-генератора, в котором необходимый для генерации баланс фаз обеспечивается в самом усилителе, например, применением двух каскадов, каждый из которых поворачивает фазу на 180°. Назначение же вспомогательной цепи Tj, с,, Tj, с, заключается в том, чтобы по возможности сузить полосу частот, в которой обеспечивается баланс фаз.