Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения автогенератора

От выбора рабочей точки (напряжения смещения ) ВАХ транзистора зависит точность аппроксимации, что в свою очередь, в значительной степени определяет характер самовозбуждения автогенератора. Рассмотрим степенную аппроксимацию ВАХ полиномом пятой степени

. (3.32)

Проводя преобразования аналогичные преобразованиям для определения (выражение (3.30)) с использованием тригонометрического соотношения

,

найдем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:

,

откуда следует:

. (3.33)

На рис. 3.7 приведены графики при различных значениях коэффициентов и .

При и , зависимость представляет собой монотонно убывающую кривую (рис. 3.7а), которая при имеет значение .

Пусть и . При малых амплитудах квадратичное слагаемое в (3.33) преобладает над слагаемым четвертой степени и вначале возрастает с увеличением . При дальнейшем амплитуды отрицательное слагаемое четвертой степени оказывает решающее влияние и кривая , достигнув максимума, начинает убывать (рис.3.7б).

Возвратимся к выражению (3.29). Правая часть неравенства представляет собой прямую обратной связи. Прямая обратной связи на графиках рис. 3.7 изображается в виде прямой, параллельной оси абсцисс , а ее положение на графике определяется значением .

Рассмотрим режимы самовозбуждения при различных значениях коэффициентов и . В случае и , при включении автогенератора, условие (3.29) выполняется (положение А прямой обратной связи), колебания возникают и их амплитуда плавно нарастает до значения , определяемого точкой пересечения кривой и прямой обратной связи. Очевидно, при уменьшении амплитуда колебаний плавно уменьшается и при , происходит срыв колебаний (положение В прямой обратной связи). Такой режим самовозбуждения получил название мягкого режима. Он характеризуется тем, что возникновение и срыв колебаний происходит при одном и том же значение .

В случае и (рис. 3.7б) имеют место две точки пересечения кривой и прямой обратной связи. При включении автогенератора значение лежит ниже прямой обратной связи, условие (2.39) не выполняется и колебания не возникают. Для возникновения колебаний необходимо внешнее воздействие от вспомогательного генератора с амплитудой . При этом генератор скачкообразно (жестко) переходит в режим генерирования колебаний. Однако так как часть кривой располагается выше прямой обратной связи, амплитуда колебаний будет нарастать до тех пор, пока не достигнет величины , определяемого точкой пересечения кривой и прямой обратной связи. При уменьшении значения прямая обратной связи поднимается вверх и при достижении положения В происходит срыв колебаний. Амплитуда колебаний при срыве, как следует из рисунка, составляет . Такой режим самовозбуждения называется жестким режимом. Он отличается тем, что возникновение колебаний и срыв происходят скачкообразно при различных значениях .

Для реализации мягкого режима самовозбуждения рабочую точку выбирают на участке ВАХ с наибольшей крутизной (точка А на рис. 3.8). Что касается жесткого режима, то рабочая точка находится в нижней части ВАХ нелинейного элемента (точка В на рис 3.8). Таким образом, в жестком режиме автогенератор работает с отсечкой тока, что энергетически более выгодно и является достоинством этого режима. Достоинством же мягкого режима являются благоприятные условия для запуска генератора.