Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения автогенератора. Режимы самовозбуждения автогенератора. Реферат: Базовые схемы режимов самовозбуждения

Вернемся к рис. 9.6 и выясним поведение автогенератора при изменении коэффициента обратной связи. При ослаблении связи наклон линии II растет, и при накотором критическом значении , обращающем неравенство (9.13) в равенство возникновение колебаний невозможно. Линия связи, соответствующая критической обратной связи, занимает положение ОВ.

Если в автогенераторе с индуктивной обратной связью и колебательной характеристикой, показанной на рис. 9.6, плавно увеличивать М, то начиная с критического значения амплитуда стационарного колебания будет плавно возрастать, как показано на рис. 9.8. Такой режим самовозбуждения называется мягким. Из сказанного следует, что для получения мягкого режима необходимо, чтобы колебательная характеристика выходила из нулевой точки и имела достаточно большой наклон в области малых амплитуд. Все эти требования выполняются при использовании автоматического смещения.

При использовании принудительного (внешнего) смещения колебательная характеристика принимает вид, показанный на рис. 9.9. Для возникновения колебаний в данном случае требуется очень сильная обратная связь (линия , взаимоиндукция ).

Рис. 9,8. Зависимость стационарной амплитуды от обратной связи при мягком режиме

Рис. 9.9. Колебательная характеристика, соответствующая жесткому режиму

Рис. 9.10. Зависимость стационарной амплитуды от обратной связи при жестком режиме

Рис. 9.11. К вопросу об устойчивости генерации при жестком режиме

После того как колебания установились, связь можно ослабить до значения при котором линия связи занимает положение ОВ. При дальнейшем ослаблении связи колебания срываются. Для восстановления колебаний М нужно увеличить до значения соответствующего линии связи ОА. Такой режим самовозбуждения называется

Зависимость стационарной амплитуды от М при жестком режиме показана на рис. 9.10, причем стрелками обозначено направление изменения М.

Если принудительное напряжение смещения настолько велико, что колебательная характеристика начинается не с нуля (рис. 9.11), то никакое увеличение обратной связи не способно вызвать автоколебания. Если же вызвать колебания с помощью внешнего воздействия, то при достаточно сильной обратной связи колебания могут существовать и после прекращения воздействия. Из двух точек пересечения линий I и II точка С является устойчивой, а точка D - неустойчивой (имеется в виду динамическая устойчивость, т. е. устойчивость генерации). Это означает, что при небольших случайных отклонениях амплитуды тока в контуре около точки С система возвращается в исходное состояние, сколь же угодно малое отклонение амплитуды в районе точки D прогрессивно возрастает и переводит амплитуду либо в устойчивую точку С, либо в точку 0 (соответствующую статической устойчивости). Доказательство неустойчивости точки D аналогично доказательству устойчивости точки С, приведенному в предыдущем параграфе.

Если в автогенераторе с индуктивной обратной связью и колебательной характеристикой, плавно увеличивать М, то, начиная с критического значения М кр, амплитуда стационарного колебания, будет плавно возрастать.

Такой режим самовозбуждения называется легким.

Для получения легкого режима необходимо, чтобы колебательная характеристика выходила из нулевой точки и имела достаточно большой наклон в области малых амплитуд. Все эти требования выполняются при использовании автоматического смещения. При использовании принудительного (внешнего) смещения колебательная характеристика принимает вид:

Для возникновения колебаний в данном случае требуется очень сильная обратная связь (линия ОА, взаимоиндукция М 1).

После того как колебания установились связь можно ослабить до значения М 2 , при котором линия связи занимает положения ОВ. При дальнейшем ослаблений связи колебания срываются. Для восстановления колебаний М, соответствующего линии связи ОА. Такой режим самовозбуждения называется жестким.

Назначения, классификация и принципы построения систем синхронизации.

В большинстве случаев нормальное функционирование различных систем передачи информации требует обеспечения определенной синхронизации работе передающей и приемной аппаратуры. Эта функция возлагается обычно на специальные системы синхронизации. От помехоустойчивости и качества их работы зависит их помехоустойчивость и качество работы системы передачи в целом. Системы синхронизации формируют на приемной стороне специальные синхронизирующие сигнала, синхронные с соответствующими сигналами, формируемыми на предающей стороне с учетом искажений, появившихся при распространении сигналов по каналу передачи.

Все многообразие задач, состоящих перед системами синхронизации, можно разделить на два больших класса: синхронизация различного рода коммутаторных устройств с целью обеспечения временного разделения сигналов (в системах с временным разделением каналов), синхронизация работы устройств приема и обработки с целью повышения их помехоустойчивости (при приеме сигналов со случайными параметрами).

Реальные каналы передачи являются каналами с переменными параметрами.

Оптимальный прием сигналов со случайными параметрами требует оценки (измерения) существенных параметров (частоты, времени запаздывания, фазы) таких сигналов. Эти измерения и возлагаются на системы синхронизации.

Системы синхронизации классифицирует по различным признакам. Все практические задачи синхронизации в системах передачи можно обеспечить тремя системами синхронизации: высокочастотный, поэлементной (тактовой), групповой.

Задача высокочастотной синхронизации обычно возникает при использовании додетекторной корреляционной обработки сигналов. В этом случае в точке приема необходимо получить образцы высокочастотных сигналов, частоты которых в любой момент времени должны быть ровны или близки частотам несущих или поднесущих принимаемых сигналов. В случае когерентной обработки это равенство должно выполнятся с точностью до фазы.

Задача поэлементной (тактовой) синхронизации состоит в обеспечении на приемной стороне фиксации временных границ элементных сигналов, соответствующих наименьшему подлежащему фиксации временному интервалу, формируемому на передающей стороне. Формирование таких сигналов может быть необходимой для обеспечения оптимальной после детекторной обработки сигналов и разделения сигналов по своим каналам.

В аналоговых системах передачи такими элементарными сигналами обычно являются канальные интервалы (интервалы времени, отводимые для передачи по одному каналу), а в цифровых системах – элементарные информационные символы.

Групповая синхронизация должна обеспечивать фиксацию временных границ определенных групп, элементарных сигналов, например слов, циклов, кадров и т. п.

В некоторых системах могут одновременно действовать все три указанных вида подсистем.

Синхросигналы высокочастотной Ии поэлементной синхронизации обычно имеют периодическую структуру. Синхросигналы групповой синхронизации могут, быть как периодическими, так и образовывать случайный поток. В цифровых системах передачи с циклическим и периодическим опросом, когда могут действовать все три указанных вида синхронизации, частоты всех перечисленных видов синхронизации могут выбираться кратными друг друга.

Например каждый кадр(группа посылок) содержит n 1 слов каждое слово состоит из n 2 символов, а каждый символ длится только n 3 периодов высокочастотного несущего или поднесущего. В этом случае все виды синхронизации можно осуществить после того, как будет установка синхронизация по кадрам.

В зависимости от значений постоянных питающих напряжений, подведенных к электродам усилительно­го элемента, и от коэффициента К 0 . с возможны два режима самовозбужде­ния: мягкий и жесткий.

В режиме мягкого самовозбуждения рабо­чую точку А выбирают на линейном участке ВАХ усилительного элемента (рисунок 9.1,а), что обеспечивает начальный режим работы усилительного элемента без отсечки выходного тока. В этих условиях самовозбуждение возникает от самых незначительных изменений входного напряжения, всегда имею­щихся в реальных условиях из-за флук­туации носителей заряда.

Сначала колебания в автогенераторе нарастают относительно быстро. Затем из-за нелинейности ВАХ усилительного элемента рост амплитуды колебаний замедляется, поскольку напряжение на его входе попадает на участки ВАХ со все меньшей статической крутизной, а это приводит к уменьшению средней крутизны S ср и коэффициента передачи К 0с цепи обрат ной связи.

Рисунок 9.1 – Диаграммы, поясняющие режимы самовозбуждения.

Нарастание колебаний происходит до тех пор, пока коэффициент передачи уменьшится до единицы. В результате в автогенераторе установится стацио­нарный режим, которому соответствует определенная амплитуда выходных ко­лебаний, причем угол отсечки выходно­го тока 0> 90°. Частота этих колебаний очень близка к резонансной частоте колебательной системы. Обратим внимание: если бы усили­тельный элемент имел линейную вольт-амперную характеристику, нарастание амплитуды автоколебаний происходило бы до бесконечности, что физически невозможно. Поэтому в линейной цепи получить устойчивые автоколебания с постоянной амплитудой невозможно.

Из-за нелинейности вольт-амперной характеристики форма выходного тока усилительного элемента получается несинусоидальной. Однако при доста­точно большой добротности (Q=50…200) колебательной системы первая гармо­ника этого тока и, следовательно, на­пряжение на выходе автогенератора представляют собой почти гармоничес­кие колебания.

9.5 Режим жесткого самовоз­буждения

При этом режиме напря­жение смещения задают таким, чтобы при малых амплитудах входного напряжения ток через усилительный элемент не проходил. Тогда незначи­тельные колебания, возникшие в конту­ре, не могут вызвать ток в выходной цепи, и самовозбуждение автогенератора не наступает. Колебания возни­кают только при их достаточно большой начальной амплитуде, что не всегда можно обеспечить. Процесс возникно­вения и нарастания колебаний при жестком режиме самовозбуждения иллюстрируется на рисунке 9.1, б. Видно, что при малых начальных амплитудах входного напряжения (кривая 1) ток i вых = 0 и автоколебания не возникают. Они возникают только при достаточно большой начальной амплитуде напря­жения (кривая 2) и быстро нарастают до установившегося значения. В ста­ционарном режиме усилительный эле­мент работает с углами отсечки выход­ного тока <90°.

Для удобства эксплуатации автогене­ратора целесообразнее применять мяг­кий режим самовозбуждения, так как в этом режиме колебания возникают сразу после включения источника пи­тания. Однако при жестком режиме колебаний с углом отсечки <90° обеспечиваются более высокий КПД автогенератора и меньшие тепловые потери. Поэтому в стационарном режи­ме автогенератора более выгоден имен­но режим с малыми углами отсеч­ки выходного тока усилительного эле­мента.

УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ АГ

Процесс возник­новения и установления колебаний в автогенераторе удобно исследовать с помощью колебательных характери­стик и линий обратной связи.

10.1 Колебательные характе­ристики

Они представляют со­бой зависимости амплитуды первой гармоники выходного тока усилитель­ного элемента I m 1 от амплитуды входно­го напряжения U m вх при неизменном на­пряжении смещения U 0 и разомкнутой цепи обратной связи: . Эти зависимости имеют нелинейный характер и могут быть получены экспе­риментально путем перевода генератора в режим с внешним возбуждением.

Рисунок 10.1 – Колебательные характеристики АГ.

На рисунке 10.1 показаны три колеба­тельные характеристики, соответствую­щие разным напряжениям смещения. Характеристика 1 соответствует смеще­нию, при котором крутизна вольт-ам­перной характеристики имеет наиболь­шее значение. По мере увеличения на­пряжения U m вх средняя крутизна па­дает, и наклон характеристики умень­шается.

Характеристика 2 соответствует мень­шему напряжению смещения, при кото­ром статическая крутизна ВАХ усилительного эле­мента в рабочей точке меньше макси­мальной крутизны. Вследствие этого с увеличением напряжения средняя крутизна S ср растет и лишь при очень больших значениях U m вх начинает уменьшаться.

Третья характеристика соответствует случаю, когда при отсутствии входного сигнала ток через усилительный эле­мент не проходит. Этот ток, а следова­тельно, ток в колебательном контуре, появляется лишь при некоторой ампли­туде напряжения U m вх , достаточной для отпирания лампы или транзистора в течение части периода высокочастот­ного колебания.

Линии обратной связи

Эти линии определяют зависимость амплитуды U m вх , т. е. выходного на­пряжения цепи обратной связи, от ам­плитуды тока I m 1 , являющегося вход­ным током этой цепи: .

Поскольку и получаем

.

Отсюда следует, что линии обратной связи графически изображаются в виде прямых, выходящих из начала коорди­нат (рисунок 10.2). Наклон этих прямых различен и зависит от значения коэф­фициента К ос . Чем сильнее обратная связь в автогенераторе, тем меньший угол наклона имеет линия обратной свя­зи относительно оси U m вх (на рисунке 10.2 ).

Рисунок 10.2 – Линии обратной связи.

10.3 Определение стационар­ной амплитуды колебаний

В стационарном режиме АГ амплитуда входного напряже­ния U m вх и соответствующая данному режиму амплитуда первой гармоники выходного тока I m 1 усилительного эле­мента должны одновременно удовлетво­рять обоим указанным зависимостям. Это возможно только в точках пересече­ния колебательной характеристики и линии обратной связи. На рис. 10.3 ось абсцисс колебательной характе­ристики U m вх служит одновременно осью ординат линий обратной связи 2-5, причем масштаб на них одинаковый. По общей оси ординат характеристики 1 и линий 2-5 откладывается ток I m 1 .

Линия обратной связи 2, соответст­вующая коэффициенту передачи цепи обратной связи , имеет с ко­лебательной характеристикой 1 общую точку только в начале координат. В этом случае самовозбуждения автоге­нератора не происходит из-за малого коэффициента К ос или малого значения резонансного сопротивления контура R рез .

Рисунок 10.3 – Определение стационарного состояния АГ в режиме мягкого самовозбуждения.

При критическом коэффициенте прямая обратной связи 3 сливается с колебательной характери­стикой в области ОА, в которой она линейна, но не пересекает эту характе­ристику.В данном случае самовозбуждение также отсутствует, что подтверждает вывод: в автогенераторе, работающем в линейном режиме и имеющем , получить автоколебания не­возможно.

Колебания в АГ возникают лишь при коэффициенте , которо­му соответствует линия обратной связи 4. Эта линия в условиях мягкого режи­ма самовозбуждения имеет с колеба­тельной характеристикой две общие точки, 0 и В. Точка В соответст­вует стационарному состоянию автогенератора, характеризующемуся ампли­тудами тока I m 1 B и напряжения U m вхВ . В это состояние генератор приходит в процессе самовозбуждения, но может выйти из него под действием различных дестабилизирующих факторов.

Рас­смотрим процессы, которые будут при этом протекать.

Предположим, что напряжение на входе усилительного элемента умень­шилось до значения U m вхС . Это напря­жение вызовет в выходной цепи генера­тора ток I m 1 C (точка С на рисунке 10.3), который, благодаря обратной связи, увеличит напряжение на входе до U m вхА , что приведет, согласно харак­теристике 1, к увеличению тока до I m 1 A и т. д. В результате генератор вернется в состояние, определяемое точ­кой В пересечения характеристик 1 и 4. Аналогично можно показать, что если под действием каких-либо причин на­пряжение на входе усилительного элемента увеличится и станет больше, чем U m вхВ (точка D на рисунке 10.3), генера­тор вновь автоматически перейдет в состояние, определяемое точкой В. Приведенные рассуждения подтверж­дают, что точка В является точкой устойчивого равновесия и соответствует стационарному режиму работы автоге­нератора. Амплитуды напряжения и то­ка в стационарном режиме определяют­ся величиной обратной связи. При уве­личении обратной связи (рисунок 3, пря­мая 5) соответствующие стационарные амплитуды увеличиваются до значений U m вхЕ и I m 1 E .

Вторая общая точка колебательной характеристики 1 и линии обратной свя­зи 4 (рисунок 10.3, точка 0) является неустойчивой, так как в ней возникшие колебания вне зависимости от началь­ной амплитуды нарастают до колебаний со стационарными амплитудами, опре­деляемыми положением точки В.

Рисунок 10.4 – Определение стационарного состояния АГ в режиме жесткого самовозбуждения.

В условиях жесткого режима само­возбуждения (рисунок 10.4) колебательная характеристика 1 и линия обратной связи имеют три общих точки: О, А, В. Точка 0 характеризует устойчивое состояние покоя автогенератора, т. е. отсутствие самовозбуждения при малых начальных амплитудах колебаний. Ко­лебания возникают только когда первоначальная амплитуда входного напряжения становится больше U m вхА , определяемого точкой А на рис. 10.4, например, напряжение увеличилось до значения U m вхС . Вызванный этим напряжением ток I m 1 C увеличит c помощью обратной связи напряжение на входе генератора, что приведет к большему возрастанию тока и т. д.

(см. рисунок 10.4, линии со стрелками). В результате достигается устойчивый колебательный режим (точка В), характеризуемый амплитудами U m вхВ и I m 1 B .

Предположим теперь, что напряжение на входе генератора стало меньше, чем U m вхА и достигло значения U m вхВ , определяемого точкой D. Тогда ток уменьшится до I m 1 D , что вызовет дальнейшее уменьшение входного напряжения, как это показано линиями со стрелками на рис. 4. В результате колебания затухают. Следовательно, точка А пересечения колебательной характеристики и линии обратной связи характеризует неустойчивое состояние режима автогенератора.

Учебные вопросы:

1Амплитудные характеристики режимов самовозбуждения

4 Прерывистая генерация

1 Амплитудные характеристики режимов самовозбуждения

Для того чтобы более детально проследить процесс возникновения, нарастания и установления колебаний в автогенераторе, удобно воспользоваться графическим методом с помощью колебательной характеристики и линии обратной связи.

Колебательной характеристикой называется зависимость амплитуды первой гармоники коллекторного тока от амплитуды управляющего напряжения на базе транзистора Iк1 = ф(UБЭ). Вид колебательной характеристики зависит от положения рабочей точки на проходной характеристике транзистора Iк=f(eбэ).

При работе транзистора в режиме колебаний первого рода, т. е. когда рабочая точка А выбрана на середине линейного участка проходной характеристики, как показано на рис. 2.10,а, колебательная характеристика имеет выпуклую форму (рис. 2.10,6,1). При увеличении амплитуды входного напряжения амплитуда выходного тока сначала достаточно быстро возрастает вследствие постоянства крутизны Sд= const). Затем рост выходного тока замедляется из-за нелинейности нижнего и верхнего изгиба характеристики транзистора.

Если рабочая точка на переходной характеристике транзистора выбрана в области отсечки выходного тока В (режим колебаний второго рода), то колебательная характеристика начинается несколько правее нуля. Затем по мере увеличения входного (управляющего) напряжения колебательная характеристика имеет нижний изгиб, соответствующий нелинейному нижнему участку проходной характеристики и соответственно верхний изгиб (рис. 2.10,6,11).

Линией обратной связи называется графически выраженная зависимость напряжения обратной связи от тока в выходной цепи транзистора. Поскольку цепь обратной связи линейна, то линия обратной связи представляет собой прямую линию, восходящую из начала координат (рис. 2.10,в).

Чтобы проследить процесс возникновения, нарастания и установления колебаний, совместим колебательную характеристику и линию обратной связи на одном графике.

2 Мягкий режим самовозбуждения.

Мягкий режим самовозбуждения . На рис. 2.11,а амплитудная колебательная характеристика генераторов в режиме колебаний первого рода (кривая линия) и амплитудная характеристика обратной связи автогенератора (прямая линия) совмещены на одном графике. Поскольку исходная рабочая точка находится на среднем крутом участке проходной характеристики транзистора (см. рис. 2.10,а), то даже самые малые изменения напряжения на входе транзистора вызовут изменения выходного тока. А такие малые изменения напряжения в схеме имеются всегда либо за счет флуктуации носителей зарядов, либо за счет включения напряжения источника питания.

Допустим, что в контуре за счет флуктуации появился ток Ib1m (рис. 2.1 \,а). Этот ток по цепи обратной связи создает на входе напряжение возбуждения U1. Это напряжение в соответствии с колебательной характеристикой вызывает в выходной цепи ток I2. При токе I2 ,на входную цепь автогенератора в соответствии с линией обратной связи наводится напряжение U2, которое вызывает ток I3, и т. д. Последовательность нарастания колебаний показана на рис. 2.11 ,а стрелками. Так, колебания в контуре будут нарастать до значения, определяемого точкой В пересечения колебательной характеристики и линии обратной связи. Точка В соответствует режиму установившихся колебаний: в выходной цепи протекает ток Iуст, на участке база - эмиттер создается напряжение U уст. В точке В выполняется баланс амплитуд, и в автогенераторе устанавливаются устойчивые колебания.

Действительно, если на (выходе автогенератора ток уменьшился до значения I3, то он через цепь обратной связи будет создавать на входе напряжение U3 и колебания снова возрастут до установившегося значения. Если же за счет внешнего воздействия ток в контуре увеличится, например, до значения Iv, то потери в контуре оказываются больше и напряжение на вход по цепи обратной связи наведено меньше. Колебания уменьшаются до установившегося значения.

Из рассмотренного следует, что на участке, где колебательная характеристика проходит над линией связи, пополнения больше потерь и колебания нарастают. На участке, где колебательная характеристика ниже линии обратной связи, пополнения меньше потерь и колебания уменьшаются. В точке В пересечения амплитудных характеристик пополнения равны потерям.

Таким образом, в режиме колебаний первого рода колебания в автогенераторе возникают после включения источника питания самостоятельно и нарастают до установившегося значения плавно, мягко. Поэтому такой режим колебаний называют мягким режимом самовозбуждения.

3 Жесткий режим самовозбуждения.

Жесткий режим самовозбуждения. Если рабочая точка на проходной характеристике транзистора выбрана в области отсечки выходного тока, колебательная характеристика пересекается с линией обратной связи в двух точках, как показано на рис. 2.11,б.

В области 1 кривая проходит под прямой - это значит, как было показано выше, что потери в контуре превышают пополнения энергии и колебания не возникают. В области 2 кривая проходит над прямой - это значит, что потери в контуре меньше, чем пополнения, и колебания могут нарастать. Из этого видно, что в режиме колебаний второго рода колебания автоматически, от флуктуации, возникнуть не могут (участок 0-1 на рис. 2.11,б). Для возникновения колебаний в автогенераторе в режиме колебаний второго рода необходимо во входную цепь транзистора подать напряжение значительной амплитуды UB03б>Uн Только после этого резкого, жесткого внешнего скачка напряжения колебания возникают и быстро нарастают. Отсюда и режим самовозбуждения называется жестким. Колебания нарастают до установившегося значения, соответствующего точке В устойчивых колебаний.

Чтобы выявить особенности самовозбуждения генератора и определить стационарную амплитуду выходных колебаний, удобно использовать метод совместного анализа амплитудной характеристики усилителя К и прямой линии ОС β= U ОС / U ВЫХ, отражающей влияние цепи ПОС (рис. 5). Отметим, что амплитудная характеристика собственно усилителя в теории генераторов соответствует колебательной характеристике. Суть метода традиционна и заключается в том, что схему генератора (см. рис. 3) мысленно (и по существу) разделяют на две цепи - линейную и нелинейную. Линейная цепь представляет петлю ПОС, а нелинейная - собственно усилитель (ОУ и цепь ООС).

Мягкий режим самовозбуждения . Типичный вид амплитудной характеристики нелинейного усилителя на ОУ (рис. 5, а). При малой амплитуде входного напряжения U ВЫХ /U ВХ =К. С ростом же амплитуды начинает проявляться нелинейность передаточной характеристики ОУ, и коэффициент усиления К (а значит, и выходное напряжение) будет практически постоянным и даже может уменьшаться. На линейном участке напряжение ОС U ОС = U BX линейно связано с выходным напряжением U ВЫХ и определяется коэффициентом передачи цепи ПОС β (ведь U ОС = β U ВЫХ). Это напряжение действует на входе усилителя, поэтому линию ОС (зависимость U ВЫХ от U ОС) проводят на графике в виде прямой линии βпод углом γ = arctg(l/β) к оси абсцисс (см. рис.5, а).

Положим, что на вход усилителя воздействует небольшое входное напряжение U BX1 . Тогда после усиления в К раз на выходе генератора появится напряжение U ВЫХ1 . Это напряжение, ослабленное цепью положительной ОС в β раз, поступает на вход усилителя в виде напряжения U BX2 . Оно затем, в свою очередь, усилится до напряжения U ВЫХ2 . Подобный процесс будет протекать до тех пор, пока амплитуда выходного колебания не достигнет стационарного значения, при котором выполняется условие баланса амплитуд.

Стационарную амплитуду автоколебаний генератора можно определить по координатам точки пересечения амплитудной характеристики усилителя с линией ОС (точка А на рис. 5, а). Точка А является точкой устойчивого равновесия, и при случайном отклонении амплитуды выходного напряжения от стационарного значения U СТ автогенератор всегда возвращается в исходное состояние. Допустим, что амплитуда выходного напряжения U ВЫХ уменьшилась относительно U СТ на величину ∆U ВЫХ. Это вызовет снижение напряжения ОС U ОС на значение ∆U ОС, что, в соответствии с амплитудной характеристикой, в свою очередь, приведет к увеличению выходного напряжения U ВЫХ. При этом выходное напряжение будет расти до стационарного значения U СТ, а нестабильность напряжения ОС ∆U ОС уменьшится до нуля и перейдет в точку U ОССТ. Исследуем влияние значения коэффициента передачи цепи ПОС β на режим самовозбуждения автогенератора гармонических колебаний с типом амплитудной характеристики усилителя, показанной на рис. 5, б. Кстати заметим, что изменение значения коэффициента передачи цепи ПОС β в схеме рис. 3 можно осуществлять либо регулировкой значения сопротивления резистора R, либо изменением коэффициента включения колебательного контура (неполным включением контура).

Если плавно увеличивать коэффициент передачи β (уменьшать наклон линии β), то, начиная с некоторого критического значения βкр, амплитуда стационарного колебания f/CT будет нарастать (см. рис. 5). Такой режим самовозбуждения генератора называют мягким. Для его обеспечения амплитудная характеристика усилителя должна выходить из нуля и иметь достаточно большой угол наклона к оси абсцисс в начале координат. Мягкий режим характерен тем, что подбором коэффициента передачи β можно установить любую, очень небольшую (близкую к уровню шумов), стационарную амплитуду выходных колебаний. В мягком режиме самовозбуждения на выходе генератора возникают колебания при появлении на входе усилителя малых уровней шумовых напряжений.

Рис.5. Мягкий режим самовозбуждения автогенератора:

а - амплитудная характеристика и линия обратной связи;

б - зависимость амплитуды U от коэффициента передачи β

Жесткий режим самовозбуждения. Другая картина процессов

наблюдается в процессах в автогенераторах, амплитудная характеристика усилителя которых имеет S-образную форму (рис. 6, а). Такой амплитудной характеристикой обладает усилитель при расположении его рабочей точки на нелинейном участке передаточной характеристики ОУ. Для самовозбуждения автогенераторов требуется очень сильная ПОС, и выходные колебания возникают мгновенно - скачком. Резкое («взрывное») самовозбуждение автогенератора происходит при значении коэффициента передачи цепи ОС β = β 1 когда линия ОС (линия 1 на рис. 6, а) касается снизу амплитудной характеристики в точке 0. Генерация колебаний срывается скачком при значении коэффициента передачи β, меньшем β 2 , когда линия ОС (линия 2) становится касательной к выпуклой части амплитудной характеристики. На графиках рис.6, а точка А отражает стационарный режим работы автогенератора, а точка С - режим неустойчивого равновесия. Такое положение объясняют следующим образом: при амплитудах выходных колебаний автогенератора, располагающихся на графиках ниже точки С, колебания затухают, а при амплитудах, находящихся выше точки С, - будут нарастать и достигнут стационарной амплитуды в точке А.