Радиоэлектроника асослари муҳаррир — Қ. Азимов

6.2-расм. Транзисторли LC — генераторнинг принципиал схемаси


У тескари боғланиш занжири трансформатор боғланишли (L₁ ғалтак) кет­ма-кет манбали схемадир. Унда ҳосил бўладиган тебранишлар, асосан, нагрузка контурининг параметрлари билан характерланади.
Резонанс вақтида контур соф резитив қаршилик та- биатига эга, чунки ψ_к =0. Шунинг учун контурнинг асл- лиги етарли бўлса, фазалар шарти кучайтиргичнинг бошқарувчи элементидаги ва тескари боғланиш занжи- ридаги фаза силжишлари орқали ифодаланади. Кучаи- тирувчи элементдаги фаза силжиши ψ_к =π, тескари боғ- ланиш занжиридаги фаза силжиши эса, L₁ ва L ғалтакларнинг ўрамлари йўналишига боғлиқ. У «о» ёки «π» га тенг бўлиши мумкин. Агар ўрамлар йўналиши φ_β=π бўладиган қилиб танланса, фазалар шарти бажарилади ва генератор резонанс частотага яқин час­тотали тебраниш ишлаб чиқаради. Унинг гармониклик даражаси контурнинг танлаш қобилияти билан белгиланади. Контурнинг танлаш кобилияти етарлича катта бўлса, ω_o частотадан четлашнш билан контурнинг тўлиқ. қаршилиги тез камаяди ва фаза силжишларн вужудга келади. Демак, генераторда ҳосил бўладиган тебраниш­лар гармоник бўлиши учун контурнинг асллиги катта, тескари боғланиш занжирининг узатиш коэффициенти кичик бўлиши керак. Акс ҳолда (6.1) генерация шартлари частоталар соҳаси учун бажарилиб, тебранишлар гармоник бўлмай қолади.
Генераторнинг 6.2-расмда кўрсатилган схемасида содир бўладиган тебраниш жараёнларининг табиати деярли бир хил бўлади. Лекин транзисторларнинг параметрлари турлича бўлиши уларда айрим ўзгаришларга сабаб бўлади. Биполяр транзисторли схемада нагрузка контури униполяр транзисторли схемадагидан кучлироқ шунтланади. Бу транзисторнинг кириш қаршилиги (эмиттер — база) кичик бўлишига боғлиқ. Бундан ташқари, нагрузка контури коллектор занжирида бўлганда генератор катта ўзгарувчан кучланишда ишласа, кол­лектор— база кучланиши тебраниш даврининг айрим қисмида тескари кучланишга эга бўлиб қолади. Натижада коллектор ўтиши очиқ (тўғри уланишда) бўлиб, контур нисбатан кичик қаршилик билан шунтланиб қолади. Бу ҳосил бўладнган тебранишлар шаклининг бу- зилишига олиб келади. Бундан ташқари, биполяр тран- зисторлар нисбатан катта инертлнкка эга. Бу асосий бўлмаган ток ташувчиларнинг базада суст ҳаракат жи­лищи билан белгиланади ва эмиттер — база кучланиши билан коллектор токи орасида кечикишни, яъни қўшимча фаза силжишини ҳосил қилади. У фазалар шартига таъсир этади ва генерация частотасининг ўзгаришига сабаб бўлади. Бинобарин, биполяр транзистор контур­нинг асллигини униполяр транзисторга нисбатан кўпроқ ўзгартади.
Биполяр транзисторлн схеманинг камчиликларини йўқотиш учун унга қўшимча занжирлар киритилади. Масалан, транзисторнинг кириш ва чиқиш қаршилиги- нинг шунтлаш таъсирини камайтириш учун контурнинг қисман уланнш схемасидан фойдаланилади; инерционлик туфайли ҳосил бўладиган қўшимча фаза силжишини йўқотиш учун схемага махсус фаза сўндириш занжири киритилади ва бошқалар. Булар схеманинг мураккаблашишига ва генераторни ўрганишда мураккаб эквивалент схемалардан фойдаланишга олиб кела­ди. Шунинг учун генератордаги жараёнларнинг моҳиятини аниқлаш учун униполяр транзисторлн схемани кўрамиз.
Умумий ҳолда генераторда содир бўладиган жара- ёнлар мураккаб бўлиб, чизиқли бўлмаган дифференци­ал тенгламалар орқали ифодаланади ва тақрибий ечиш усулларидан фойдаланиб ечилади. Ечимнинг аниқлиги схемадаги қандай хусусият аниқлапаётганига боғлиқ. Генерация шартларинигина аниқлашда тенгламани чизиқли деб ҳисоблаш усулидан фойдаланиш мумкин булса, тебранишнинг стационар амплитудаси ва частотасини аниқлашда —квазичизиқли усулдан фойдаланиш керак бўлади. Генератордаги тебраниш жараёнларининг ихтиёрий вақт моментидаги ҳолатини аниқлашда чизиқли бўлмаган тенгламаларни ечишнинг аниқ усуллари­дан фойдаланилади. Унга суст ўзгарувчи амплитудалар усули (Ван — дер — Пол усули) мисол бўлади. Генера- торнинг чизиқли назариясидан фойдаланнб, тсбраниш- ларни тутиб туриш шартларини аниқлайлик. Бунинг учун нагрузка контури (6.2б- расм) учун Кирхгоф тенг- ламасини ёзамиз:
(6.2)
Генераторда тебраниш ҳосил бўлиш жараёнида контур­нинг индуктивлик тармоғидаги ток асосий ҳисобланади. Шунинг учун (6.2) системани унга нисбатан соддалаштирилса,
(6.3)
кўринишдаги тенглама ҳосил бўлади.
Генераторнинг бошланғич уйғониш вақтида тебранишлар амплитудаси кичик булгани учун транзисторни чизиқли элемент деб қарасак, (3.44) ифодага асосан сток токи қуйидагича ифодаланади:
(6.4)

Бунда
ва (6.5)

Минус ишора U_з ва U_c кучланишларнинг қарама-қарши фазада ўзгаришини ифодалайди.
(6.4) ва (6.5) ифодаларни (6.3) тенгламага қўйсак;
(6.6)
кўринишдаги иккинчи тартибли чизиқли дифференциал тенглама ҳосил бўлади. У (2.55) тенгламага ўхшаш бўлиб, нагрузка контуридаги эркин тебранишларни ифода­лайди. Бинобарин, генераторни 6.3-расмда тасвирланган эквивалент тебраниш контури билан алмаштириш мумкин.

6.3-расм. LC-генераторнинг эквивалент схемаси.


Унинг параметрлари қуйидагича бўлади:
(6.7)
Демак, эквивалент контурншгг резитив қаршилиги на­грузка контурининг қаршилигидан
(6.8)
манфий қаришликка фарқ қилади. У контурга даврий ра- вишда кираётган энергия миқдорини ифодалайди.
(6.6) тенгламанинг умумий ечими якка контурдаги эркин тебранишларнинг (2.56) ечими билан бир хил бўлиб, нагруз­ка контурининг асллиги етарлича бўлганда (ω₀L>>R ва R₁>>R) қуйидагича ифодаланади:
(6.9)
Унда, — контурдаги бошланғич тебранишлар
амплитудаси
— генерация час-
тотаси
— эквивалент
контурнинг сў-
ниш даражаси.
Демак, генераторда амплитудаси экспоненциал қонун бўйича ўзгарадиган тебранишлар ҳосил бўлар экан. Унинг ўзгариш тезлиги δ* коэффициентга боғлиқ. Лекин якка контурдаги эркин тебранишлар коэффициента δ дан фарқли, δ * катталик контур элементлари L ва С лардан ташқари, яна тран- зисторнинг S қиялик коэффициенти ва тескари бог- ланишни ифодаловчи М ўзаро — индукция коэффи­циентам боғлиқ бўлади. Бундан ташқари, якка контур учуй δ мусбат ўзгармас сон бўлса, генераторда δ* ҳам мусбат, ҳам манфий қийматга эга. Шунинг учун генератор тенгламасининг (6.7) ечими холис контур­даги эркин тебранишларнинг (2.56) ифодасидан тубдан фарқ қилади.
Хусусий хрллар билан танишайлик.

1. 
   ҳол: δ *>0 ёки R'>R_(-)
   

Бу ҳолда генераторда уйғотиладиган тебранишлар сўнувчи бўлади (6.4а-расм).