§ 25. ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Электронные генераторы предназначены для создания электрических сигналов определенной амплитуды и частоты. Их называют также гетеродин, автогенератор, импульсный генератор и др.

Структурная схема (рис. 118) электронных генераторов состоит из: элемента усиления ЭУ электронного типа (полупроводниковый прибор, лампа) для генерации напряжения постоянной амплитуды; частотного селективного ЧЭ-элемента для выделения колебаний нужной частоты среди множества колебаний различных частот (в качестве такого элемента используют колебательный контур, имеющий большое сопротивление для токов с резонансной частотой контура  и очень малое сопротивление для токов с частотой ); положительной обратной связи ОС, с помощью которой часть выходного сигнала подается на вход ЭУ (так как обратная связь положительна, входной сигнал и возвращенный совпадают по фазе и суммируются); источника питания и обеспечения системы необходимой энергией постоянного тока.

Рис. 118. Структурная схема автогенератора

Автогенераторы можно синхронизировать синхронными импульсами. При включении питания на входе ЭУ создается небольшое шумовое напряжение — результат переменного числа носителей тока, изменения напряжения питания и др. Так как к выходной цепи подключен колебательный контур, то на резонансной частоте в генераторе возбуждается автоколебательный процесс, т. е. гармонически изменяющиеся токи и напряжение. Часть сигнала по цепи положительной обратной связи возвращается на вход ЭУ, усиливается, и напряжение в контуре повышается.

Процесс длится до тех пор, пока не будет достигнута необходимая амплитуда сигнала.

К основным параметрам автогенераторов кроме амплитуды и частоты генерируемых колебаний относятся: идеальность формы (отсутствие нежелательных напряжений) сигнала и стабильность всех его параметров. Дестабилизирующее влияние климатических условий (температуры, влажности, атмосферного давления и пр.), электрических факторов (нестабильности питания, электрических перегрузок и др.), физических факторов (старение материала, изменяющее его свойства, механические толчки и вибрации и пр.) приводят к изменению параметров выходного напряжения. Поэтому в зависимости от предназначения аппаратуры применяют различные средства стабилизации — схемные решения, стабилизаторы напряжения, термостаты, герметизацию аппаратуры, экранирование от влияния внешних электромагнитных и электростатических полей, различных облучений и др.

Автогенераторы весьма разнообразны как по схемным решениям, так и по параметрам генерируемых колебаний. В зависимости от формы генерируемого напряжения различают автогенераторы синусоидального и несинусоидального напряжений.

Автогенераторы синусоидального напряжения. Вариант такого генератора представлен на рис. 119. Транзистор Т является ЭУ, а колебательный контур LС определяет резонансную частоту. Цепь положительной обратной связи реализована с помощью катушки L_св. Группа R_Б, С_Б вместе с транзистором Т ограничивают амплитуду генерируемых колебаний; R_Э, С_Э — термостабилизирующая группа. При включении напряжения питания на катушке имеется большое напряжение, конденсатор незаряжен и заряжается быстро через маленькое сопротивление открытого транзистора и R_Э. В следующий момент сопротивление катушки уменьшается и конденсатор С начинает разряжаться через нее. Разрядный ток создает в катушке L напряжение, которое подается на вход транзистора Т и усиливается им. Через L проходит большой ток, создается еще большее напряжение в L_св и т. д., пока не начнет действовать ограничение со стороны контура R_Б, С_Б и транзистора Т.

►   Автогенераторы синусоидальных колебаний в зависимости от схемного решения цепи положительной обратной связи подразделяют на автогенераторы с трансформаторной положительной ОС (рис. 119), с автотрансформаторной положительной ОС (рис. 120, а) и с емкостной положительной ОС (рис. 120, б).

Рис. 119. Схема автогенератора синусоидального напряжения		Рис. 120. Схемы автогенераторов синусоидального напряжения с автотрансформаторной (а) и емкостной (б) ОС

Рис. 121. Вид несинусоидальных напряжений

Эти три схемы называются еще трехточечными схемами автогенератора из-за наличия трех точек связи с колебательным контуром.

Автогенераторы несинусоидальных колебаний. Такие автотрансформаторы генерируют импульсные напряжения различной формы. Чаще всего встречаются генераторы прямоугольного (рис. 121, а) и пилообразного (рис. 121, б) напряжений. Их называют еще импульсными генераторами, так как они либо сами генерируют эти импульсы, либо преобразуют электрические колебания в колебания необходимых параметров (по форме, полярности и др.).

►   Генераторы несинусоидальных колебаний, имеющих форму, близкую к прямоугольной, называют мультивибраторами.

►   Блокинг-генератор служит для генерирования кратковременных импульсов почти прямоугольной формы большой скважности (время импульса весьма мало по сравнению с периодом колебаний).

Автогенераторы для специальных целей могут иметь большее число ЭУ, колебательных контуров и др.

Автогенераторы применяют в различных радиотехнических устройствах (радиопередатчиках и приемниках, телевизионных передатчиках и телевизорах, промышленных телевизионных установках и др.), в электронных часах, в ряде автоматических устройств и др. Электронные автогенераторы широко используют в промышленных установках (высокочастотных и электродуговых печах и пр.).

►   Разновидностями электронных генераторов являются электронно-лучевой излучатель и плазменный генератор (плазмотрон см. рис. 6), которые используются в электронно-лучевых и плазменных установках.