Расчет автогенератора на транзисторах

И. Василькевич, А. Буденный, Радио №7/1964, ст.40

Маломощные автогенераторы на транзисторах находят широкое применение в гетеродинах приемни­ков и задающих генераторах пере­датчиков. Наибольшее распростра­нение получили схемы с трансформа­торной (рис. 1), автотрансформатор­ной (рис. 2) и емкостной (рис. 3) обратной связью. Принцип работы этих схем совершенно аналогичен соответствующим ламповым схемам.

Выбор режима автогенератора

В установившемся режиме ампли­туды напряжения и тока в автогене­раторе определяются режимом тран­зистора по постоянному току и вели­чиной сопротивления нагрузки в цепи коллектора.

При большом сопротивлении на­грузки R_К1 колебания на коллекторе (рис. 4) нарастают до области насы­щения транзистора (точка 1) рань­ше, чем транзистор будет полностью закрыт (точка 2). В области на­сыщения транзистор имеет очень малое выходное сопротиление (еди­ницы — десятки ом). Это сопротив­ление сильно шунтирует колеба­тельный контур, потери в нем резко возрастают, и дальнейший рост коле­баний прекращается. Как показы­вает эксперимент, автогенератор, ра­ботающий в этом режиме, имеет низкую стабильность частоты, почти в 50—100 раз хуже стабильности частоты автогенератора, работаю­щего на линейном участке кол­лекторных характеристик. Из этих соображений в высокостабильном ге­нераторе использовать его не сле­дует.

При малом сопротивлении нагруз­ки в коллекторной цепи (R_к1 <R_к2 ) и правильном выборе режима тран­зистора по постоянному току U_K3, I₀₁ (рис. 5,а, точка 3) амплитуда напря­жения на коллекторе достигнет вели­чины, при которой транзистор пол­ностью закроется (точка 2) раньше, чем будет достигнута область насы­щения (точка 1). Дальнейшее нара­стание колебаний в этом режиме может происходить лишь при увели­чении тока через транзистор, так как стать менее I_К0 (тока через транзи­стор в запертом состоянии) он не может.

Если сопротивление нагрузки коллекторной цепи мало (R_K ), но режим по постоянному току (U_K3, /₀₂) выбран неправильно, коле­бания на коллекторе транзистора автогенератора могут нарасти до области насыщения транзистора (рис. 5,6), что приведет к резкому снижению стабильности частоты.

Посмотрим, каким же образом нужно выбирать соотношение меж­ду режимом транзистора по постоян­ному току (I₀, U_кэ) и сопротивлением нагрузки в коллекторной цепи авто­генератора (R’_K = R_K*k^2_к).

Обозначим отношение постоянного напряжения U_K3 к амплитуде на­пряжения на коллекторе u_t через

Амплитуду колебаний на коллек­торе автогенератора и_} можно опре­делить, исходя из энергетических соотношений в установившемся ре­жиме, когда мощность, подводимая к контуру, за каждый период коле­баний равна мощности, расходуемой в контуре

Если же в схемах, представленных на рис. 1—3, сопротивления темпе­ратурной стабилизации R1—R4 рас­считать по методике, изложенной в статье И. Василькевича, «Радио», 1963, № 10, стр. 46 (U_эз== 0,2Е_п U_КЭ= 0,6 Е_п), формула для определения ф упростится

Автогенератор будет работать на линейном участке коллекторных ха­рактеристик транзистора в том слу­чае, когда величина ф будет больше единицы. Этим условием и нужно руководствоваться при выборе ре­жима транзистора автогенератора и сопротивления нагрузки в его кол­лекторной цепи