МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАїНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра теоретичної радіотехніки і радіовимірювань
АВТОГЕНЕРАТОР ГАРМОНІЧНИХ КОЛИВАНЬ
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 15
з дисципліни “Сигнали та процеси в радіоелектроніці”
для студентів базового напряму “Радіотехніка”
ЛІВІВ 2007
Автогенератор гармонічних коливань. Методичні вказівки до лабораторної роботи № 15 з дисципліни “Сигнали та процеси в радіоелектроніці” для студентів базового напряму “Радіотехніка”/ Укладачі: Желяк Р.І., Мелень М.В., Бондарєв А.П.. -Львів: НУ ЛП, 2007. - 16 с.
Укладачі: Желяк Р.І., доц., канд. техн. наук;
Мелень М.В., доц., канд. техн. наук;
Бондарєв А.П., доц., канд. техн. наук.
Рецензенти: Волочій Б.Ю., доц., канд. техн. наук;
Надобко О.В., доц., канд. техн. наук.
Відповідальний за випуск: Колодій З.О., доц., канд. техн. наук.
© Желяк Р.І., Мелень М.В., Бондарєв А.П., 2007
1. МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є дослідження умов самозбудження та режимів роботи автогенератора гармонічних коливань.
2. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ
Автогенераторами гармонічних коливань називають пристрої, в яких можуть виникати та як завгодно довго існувати коливання з близькою до гармонічної формою. Існування незатухаючих гармонічних коливань в автогенераторі забезпечується шляхом перетворення енергії джерел живлення (звичайно постійного струму) в енергію гармонічних коливань за допомогою активних компонентів.
Механізм створення коливань в автогенераторах можна пояснити на підставі розгляду процесів, які утворюються в коливальних системах при ненульових початкових умовах. Так, наприклад, у послідовному коливальному колі, добротність якого , при наявності початкового заряду в конденсаторі і (або) магнітного потоку в котушці індуктивності виникають вільні коливання виду:
,
де - початкове значення струму (напруги) в колі;
- коефіцієнт затухання, який залежить від наявності втратних елементів в колі;
- частота вільних коливань;
- резонансна частота кола, яка в основному визначається значеннями реактивних компонентів кола.
В залежності від значення коефіцієнта затухання в коливальному контурі можливі три типи вільних коливань (рис. 1).
а) б) в)
Рис.1. Залежність форми вільних коливань у коливальному колі від величини коефіцієнта затухання .
При наявності втратних елементів в колі (резисторів) коефіцієнт затухання . Тому на кожному періоді коливань частина енергії буде необоротно перетворюватись в резисторах у теплову енергію і амплітуда коливань поступово буде загасати (рис.1а).
У безвтратному коливальному колі () коливання мають незагасаючий характер і їх амплітуда є постійною (рис.1б).
Відзначимо, що навіть у втратному коливальному колі, якщо періодично поповнювати коло енергією, наприклад шляхом внесення в коливальне коло резисторів з від’ємним опором, можна проводити часткову, повну або надлишкову компенсацію втрат енергії, і тим самим змінювати значення коефіцієнта затухання кола . Рисунок 1б ілюструє коливальний процес у колі при повній компенсації втрат, а рис.1в – при надлишковій компенсації втрат.
Процес встановлення коливань в автогенераторі можна розділити на 3 етапи:
а) початок генерування (самозбудження);
б) зростання коливань (перехідний режим);
в) генерування незатухаючих коливань (стаціонарний або встановлений режим).
Для реалізації першого етапу (етапу виникнення коливань) потрібно в коливальному колі проводити надлишкову компенсацію втрат. При тому, чим більшою буде компенсація втрат, тим швидше буде зростати амплітуда коливань.
Надалі для переходу генератора в усталений режим, потрібно при встановлені в генераторі заданого значення амплітуди коливань забезпечити зменшення надлишкової компенсації втрат до повної. Із сказаного випливає, що в склад автогенератора повинна входити коливальна система, підсилювач коливань та коло додатного зворотного зв’язку. При тому звичайно коливальна сист...
