Презентация Назначение и функции автогенератора (АГ). Принципы построения АГ. Структурная схема АГ. Лекция 9 онлайн

Содержание слайда: Лекция 9 Тема лекции: Назначение и функции автогенератора (АГ). Принципы построения АГ. Структурная схема АГ Учебные вопросы: 1. Назначение и функции автогенератора (АГ). 2. Принципы построения АГ, условия самовозбуждения. 3. Структурная схема АГ.

Содержание слайда: 1-й вопрос: Назначение и функции автогенератора Назначение АГ. Классификация АГ. Преобразование спектра при генерации. Основное требование к генераторам. Применение генераторов.

Содержание слайда: Назначение АГ Назначение автогенератора (АГ) состоит в генерации ВЧ колебаний. В АГ происходит преобразование энергии источника постоянного тока в энергию ВЧ колебаний. АГ входит в радиопередающее и радиоприемное устройства.

Содержание слайда: Классификация АГ

Содержание слайда: Преобразование спектра при генерации

Содержание слайда: Основное требование к генераторам Основным требованием, предъявляемым к генераторам является устойчивость его работы при воздействии на него дестабилизирующих факторов, т. е. стабильность параметров генерируемых колебаний.

Содержание слайда: Применение генераторов Являясь первоисточником электрических колеба-ний, автогенераторы широко используются в радио- передающих и радиоприемных устройствах, в изме- рительной аппаратуре, в электронных вычислитель- ных машинах, в устройствах телеметрии и т. д. Генераторы широко применяются в технике связи. Они используются при формировании тестовых сигналов, сигналов синхронизации, служебных сигналов, опорных колебаний и т. д.

Содержание слайда: 2-й вопрос: Принципы построения АГ, условия самовозбуждения. Принципы проектирования АГ. АГ в виде четырёхполюсника. Основные математические соотношения. Принцип самовозбуждения АГ. Области применения АГ.

Содержание слайда: Принципы проектирования АГ Задающие автогенераторы проектируют таким образом, чтобы в них возбуждались гармонические колебания. Основным элементом генератора гармонических колебаний является резонатор, главное свойство которого - колебательный характер переходного процесса. Простейший резонатор - это колебательный контур. Если в колебательный контур ввести энергию, то при достаточно высокой его добротности (Q >> 1) возникают колебания тока, затухающие со временем. Уменьшение амплитуды колебаний объясняется потерями мощности в контуре. Таким образом, для создания автогенератора гармонических колебаний необходимо использовать резонатор с достаточно высокой добротностью и компенсировать потери. Для выполнения последнего условия достаточно периодически добавлять в резонатор порции электромагнитной энергии синхронно с возбуждаемыми колебаниями. Источником энергии может служить постоянное электрическое поле; для преобразования его энергии в энергию колебаний требуется активный элемент (АЭ).

Содержание слайда: АГ в виде четырёхполюсника

Содержание слайда: Основные математические соотношения - комплексный коэффициент усиления по напряжению; - коэффициент цепи обратной связи; - напряжение обратной связи; - условие стационарного режима работы автогенератора, где и - модули коэффициента усиления собственно усилителя (без цепи положительной ОС) и коэффициента передачи цепи положительной ОС; - условие баланса амплитуд; - условие баланса фаз; - условие самовозбуждения генератора.

Содержание слайда: Принцип самовозбуждения АГ В процессе самовозбуждения величина не зависит от амплитуды колебаний, оставаясь постоянной величиной. Величина же К из-за нелинейности вольтамперной характеристики усилителя с ростом амплитуды уменьшается. В тот момент когда К достигает значения дальнейший рост амплитуды напряжения прекращается и на выходе генератора устанавливается стационарная амплитуда напряжения Uст. Процесс генерации начинается с появлением в усилителе случайных колебаний малых амплитуд и продолжается до установления стационарной амплитуды выходного напряжения, когда амплитуда колебаний достигает постоянной величины.

Содержание слайда: Области применения АГ В области высоких частот, как правило, применяются автогенераторы LC-типа. В диапазоне низких частот их технические характеристики и показатели существенно ухудшаются вследствие резкого возрастания величин индуктивностей и емкостей колебательных контуров и соответствующих им размеров катушек индуктивностей и конденсаторов. Наряду с автогенераторами LC - типа в настоящее время широко используются генераторы RC–типа, в которых вместо колебательного контура применяются избирательные RC-фильтры (или цепи). Генераторы типа RC могут генерировать весьма стабильные синусоидальные колебания в сравнительно широком диапазоне частот от долей герца до сотен килогерц. Кроме того, они имеют малые габариты и массу. Наиболее полно преимущества генераторов типа RC проявляются в области низких и инфранизких частот.

Содержание слайда: 3-й вопрос: Структурная схема АГ Структурная схема АГ. Механизм работы АГ. Режимы работы АГ. Параметры АГ. Виды нестабильности частоты АГ. Причины нестабильности частоты АГ. Добротность АГ.

Содержание слайда: Структурная схема АГ

Содержание слайда: Механизм работы АГ Механизм работы автогенератора состоит в следующем. При включении источника энергии в резонаторе возникает переходный колебательный процесс, воздействующий на АЭ. Последний преобразует энергию источника в энергию колебаний и передает её в резонатор. Если мощность, отдаваемая активным элементом, превышает мощность, потребляемую резонатором и нагрузкой, т. е. выполняется условие самовозбуждения, то амплитуда колебаний увеличивается. По мере роста амплитуды проявляется нелинейность АЭ, в результате рост отдаваемой мощности замедляется и при некоторой амплитуде колебаний отдаваемая мощность оказывается равной потребляемой мощности. Если этот энергетический баланс устойчив к малым отклонениям, то в автогенераторе устанавливается стационарный режим колебаний.

Содержание слайда: Режимы работы АГ Во время работы автогенератора выделяют два режима работы: переходной и стационарный. Переходной режим работы генератора длится с момента включения генератора и до момента стабилизации параметров колебаний. Стационарный режим работы длится с момента стабилизации параметров колебаний и до вы- ключения генератора.

Содержание слайда: Режимы работы АГ

Содержание слайда: Параметры АГ 1. Частота выходного сигнала; 2. Полоса рабочих частот ( для перестраивае- мых АГ); 3. Нестабильность частоты выходного сигнала; 4. Уровень мощности выходного сигнала; 5. Уровень собственных шумов АГ. Параметром, определяющим качество работы АГ, является нестабильность частоты его выходного сигнала.

Содержание слайда: Виды нестабильности частоты АГ – абсолютная fі = fi –fсредн , Гц – относительная f = fi / fсредн , (величина безразмерная) – долговременная, – кратковременная.

Содержание слайда: Причины нестабильности частоты АГ Причины долговременной нестабильности частоты АГ: - малая величина добротности резонансного контура, - нестабильность и пульсации напряжения источников питания, -температурная нестабильность (изменение параметров всех элементов схемы при изменении окружающей температуры), - старенне элементов автогенератора, - вибронагрузки на элементы схемы АГ. Причиной кратковременной нестабильности частоты АГ являются собственные шумы его активных элементов.

Содержание слайда: Добротность АГ Долговременная нестабильность зависит от добротности резонансного контура в схеме АГ. Чем выше добротность Q, тем меньше нестабильность частоты АГ. В КВ диапазоне резонансные цепи выполняются в виде параллельных контуров LC, добротность которых не превышает 100…150. Поэтому достижимы значения относительной нестабильности частоты таких АГ составляют 10-3 –10–4 . В дцм диапазоне волн резонансные контура выполняются в виде короткозамкнутого или разомкнутого четвертьволновых отрезков длинных линий (длина которых равна /4). Их добротность достигает несколько сотен. И как следствие, величина относительной нестабильности частоты может достигать значений 10–4 ...10–5 . В СВЧ диапазоне резонансные цепи выполняются на основе высокодобротных объёмных (волноводных) резонаторов, добротность которых может достигать нескольких тысяч. Нестабильность частоты АГ с таким резонатором будет лучше, чем 10–5 .