Генераторы

Классическая схема автогенератора на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, представлена на рис. 1.8.

Рис. 1.8. LC-генератор на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, и контуре с неполным включением

Частота генерации задается параллельным LC-контуром. Каскад с общей базой не инвертирует фазу, поэтому для создания положительной обратной связи достаточно подать сигнал с части контура на эмиттер транзистора. Эта схема (при использовании соответствующего транзистора и контура) может работать на частотах от десятков кГц до сотен МГц и выше. Поскольку входное сопротивление каскада с общей базой мало, то необходимо согласование между высокоомной выходной цепью усилителя и его низкоомной входной цепью. Оно и достигается неполным включением контура.

Еще одна классическая схема LC-генератора показана на рис. 1.9.

Рис. 1.9. LC-генератор на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором с автотрансформаторным включением контура

Здесь используется каскад с общим коллектором (эмиттерный повторитель), который тоже не инвертирует фазу входного сигнала, но имеет коэффициент передачи несколько меньший 1. Поэтому для соблюдения условия баланса амплитуд надо использовать повышающее напряжение автотрансформаторное включение колебательного контура.

Заметим, что каскад с общим коллектором, как и каскад с общей базой, имеют наилучшие частотные свойства, чем каскад с общим эмиттером. Это гарантирует устойчивую работу автогенератора на высоких частотах.

Множество генераторов создано на основе каскада с общим эмиттером, дающего, как известно, наибольшее усиление по мощности. Однако, эта схема каскада не очень удачна для построения генераторов из-за намного худших частотных свойств биполярного транзистора в ней, по сравнению с предыдущими схемами его включения. Подобные автогенераторы строятся и на полевых транзисторах по схеме с общим истоком, достоинством которых является высокое входное сопротивление.

Тем не менее, классические схемы транзисторных автогенераторов имеют определенные недостатки. Основным из них является необходимость в согласовании импедансов входной и выходной цепей каскадов и LC-контура. Это и приводит к необходимости автотрансформаторного включения контура или к применению отдельной катушки связи. В связи с этим было создано множество оригинальных схем автогенераторов, в которых контур используется без отводов от катушки индуктивности и без дополнительных катушек связи, усложняющих реализацию контуров и затрудняющих их коммутацию в многодиапазонных генераторах.

На рис. 1.10 показана схема LC-генератора на основе каскада с общим истоком на полевом транзисторе и каскада с общим эмиттером на биполярном транзисторе. Это сочетание полезно тем, что первый каскад имеет очень высокое входное сопротивление, а второй — высокое выходное сопротивление. Подключение выхода второго каскада на вход первого каскада создает положительную обратную связь, а роль элемента стабилизации колебаний играет полностью включенный LC-контур.

Рис. 1.10. Генератор с полным включением LC-контура на полевом и биполярном транзисторах

На рис. 1.11 представлена схема автогенератора на двухзатворном полевом транзисторе (тетроде) [132]. Это классическая схема LC-генератора на основе каскада с общим стоком, но в цепь стока включен резистор для создания выходного сигнала. Полевой тетрод имеет малую входную емкость, что позволило обеспечить широкий диапазон регулировки по частоте с помощью варикапа ВВ112. Диапазон перестройки лежит в пределах от 7 до 40 МГц.

Рис. 1.11. Генератор на полевом транзисторе с электронной перестройкой частоты от 7 до 40 МГц

В приведенных схемах используется параллельный LC-генератора. Есть и схемы автогенераторов с последовательными LC-генератораами, хотя они распространены меньше. В любых схемах для повышения стабильности частоты желательно предельно ослабить влияние на колебательный контур внешней цепи (усилителя или активного прибора). Как и при построении RC-генераторов иногда вводятся цепи электронной стабилизации амплитуды.

Широкое распространение получили LC-генераторы с электронной настройкой с помощью варикапов — диодов на основе p-n-переходов, емкость которых меняется с изменением управляющего напряжения (см. пример на рис. 1.11). Применяются и генераторы с катушкой контура на ферритовом сердечнике, частота которых в широких пределах меняется подмагничиванием феррита с помощью электромагнита. В измерительных генераторах часто используется и электронная автоподстройка частоты. Наиболее популярной является фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ).

Дьяконов В. П.Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 с, ил.