мощностью рассеяния на коллекторе, малым к. п. д. выходной цепи.

При переходе рабочей точки в период колебаний в область насыщения Я режим работы генератора становится перенапряженным. Он характеризуется относительно большим током базы, вследствие чего в верхней части импульса коллекторного тока появляется характерный провал (рис. 22.12, б), высоким к. п. д. выходной цепи, малым влиянием изменений нагрузки на выходное напряжение. Недостатком перенапряженного режима является рост мощностей возбуждения и их рассеяния во входной цепи, а также некоторое снижение колебательной мощности и коэффициента усиления.

Между рассмотренными предельными режимами лежит критический (оптимальный) режим, которому соответствует линия критического режима, проходящая через точки резкого спада коллекторного тока (прямая 1 на рис. 22.12, а). В этом режиме токи базы относительно невелики и не вызывают существенных искажений формы импульса коллекторного тока, невелика и мощность возбуждения, а мощность и к. п. д. выходной цепи близки к максимальным.

Иногда на семействе коллекторных характеристик приводится линия параметрического режима /к.пр=ф(кэ), отражающая зависимость усилительных свойств транзистора от коллекторного тока и напряжения (прямая 2 на рис. 22.12, а). По ходу этой линии лежит область граничного режима работы генератора. Слева от этой линии лежит область параметрического режима с резко меняющейся зависимостью параметров транзистора от режима работы, а справа - область допараметрического режима, которой присуще постоянство параметров транзистора.

При работе с нижней отсечкой коллекторный ток имеет форму периодически повторяющихся импульсов. При подаче косинусо-идального возбуждающего напряжения и работе в недонапряжен-ном режиме каждый импульс коллекторного тока представляет собой часть косинусоиды. Известно, что всякая периодическая функция может быть разложена в тригонометрический ряд Фурье. Вследствие этого импульсы коллекторного тока можно представить в виде суммы, содержащей постоянную составляющую У ко (среднее значение) рассматриваемого тока и ряд переменных составляющих (гармоник)

Гармонический состав импульсов коллекторного тока и их амплитуды существенно зависят от угла отсечки 8 и максимального значения /кт импульса тока. Максимальный ток /кт в импульсе в критическом и недонапряженном режимах определяют по семейству статических характеристик транзистора при напряжениях

бмакс = £эб-И /кмин=кт-Е.

Компоненты коллекторного тока - постоянную составляющую /ко, амплитуду первой /кш, второй /кгт и других гармоник - оп-

ределяют по наибольшему значению коллекторного тока в импульсе /кго и коэффициентом разложения:

где Со -коэффициенты разложения косинусоидального импульса тока,

определяемые по специальным таблицам А. И. Берга или номограммам (рис. 22.12, е) в зависимости от угла отсечки 6.

"- § 22.4. Схемы автогенераторов

Помимо рассмотренных выше схем с трансформаторной связью, широкое распространение получили трехточечные схемы с индуктивной автотрансформаторной (рис. 22.13, с) и емкостной (рис. 22.13, б) ОС. В этих схемах колебательный контур подключается к электродам транзистора (по переменному току ВЧ) тремя точками Э, Б. К (на рис. 22.13, а отвод Э от контурной катушки подключен к эмиттеру через малое внутреннее сопротивление источника 11 к ). Элементы контура к электродам транзистора должны подключаться так, чтобы выполнялось фазовое условие самовозбуждения генератора.

В автотрансформаторной схеме с индуктивной ОС (см. рис. 22.13, а) напряжение ОС снимается с части витков Lc контурной катушки Lk, которые заключены между эмиттером и базой транзистора, и через конденсатор С1 подается на его базу. Мгновенные значения напряжений на катушках Lc и Lk относительно средней точки противоположны (сдвинуты по фазе на 180°). В результате в схеме устанавливается положительная ОС-и обеспечивается баланс фаз. Амплитудное условие самовозбуждения удовлетворяется подбором величины ОС (числа витков катушки связи).

В схеме с емкостной ОС (см. рис. 22.13, б) резонансный колебательный контур образован конденсаторами С1С2 и катушкой Lk. Напряжение ОС снимается с конденсатора С2. Фазовое условие самовозбуждения в схеме удовлетворяется, поскольку мгновенные значения напряжения на конденсаторах противозначны. Условия баланса амплитуд обеспечиваются выбором величины емкости конденсатора С2. При ее увеличении ОС уменьшается.

02

iKf\

0

Рис. 22.13. Трехточечные схемы автогенераторов

Настройку контура генератора удобно производить конденсатором переменной емкости Ск, включаемым параллельно катушке контура. Включение в контур последовательно с Lr конденсатора СЗ обеспечивает повышение стабильности частоты генератора при изменениях температуры и напряжения источника питания. Рабочий режим транзистора по постоянному току и его термостабилизация устанавливаются в приведенных схемах с помощью делителя RJR2 и резистора R3.

§ 22.5. Стабилизация частоты генераторов

Частота колебаний автогенератора определяется его режимом работы и параметрами контура. В процессе работы генератор подвергается различным воздействиям (изменениям температуры и напряжения, влиянию других усилительных каскадов), вызывающим изменение частоты. Уменьшение влияния этих факторов достигается параметрической и кварцевой стабилизациями.

Параметрическая стабилизация частоты достигается подбором элементов схемы (конденсаторов, катушек индуктивности, резисторов, транзисторов и др.), параметры которых в процессе работы изменяются мало. Температурные влияния уменьшают, применяя термическую герметизацию контуров генераторов в специальных термостатах, используя конденсаторы с отрицательным ТКЕ, компенсирующие увеличение емкости других элементов схемы. Влияние колебаний питающих напряжений снижают, применяя стабилизаторы напряжения и тока. Электромагнитные влияния ослабляют, рационально размещая элементы схемы и экранируя их.

Кварцевая стабилизация является наиболее эффективным способом повышения устойчивости частоты генераторов. Она основана на применении в схемах кварцевых пластинок с сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Если к пластине кварца приложить переменное напряжение (поместить ее в электрическое поле ВЧ), то она испытывает периодические механические деформации, т. е. сжимается и разжимается, что в свою очередь вызывает появление электрических зарядов на ее гранях. В результате в цепи (между входными зажимами) течет переменный ток. Этот ток имеет две составляющие /с" и /кв. Реактивный ток /с проходит Через емкость, образованную металлическими пластинами кварце-держателя. Ток кварца /кв обусловлен наличием пьезоэффекта и зависит от частоты приложенного напряжения. Когда частота подведенного переменного напряжения совпадает с собственной частотой механических колебаний кварца, наступает резонанс, при котором амплитуда колебаний будет максимальной. Пьезоэлектрический ток будет наибольшим, а его фаза совпадает с фазой приложенного напряжения. Поэтому вблизи резонансных частот кварцевую пластину можно представить в виде последовательного, контура с сосредоточенными постоянными ЬСкГк (рис. 22.14, а} и параллельно подключенной к нему статической емкости кварце-