Elektr signali generatorlari

1.8.2-rasm Tranzistorli LC — generatorning prinsipial sxemasi
U teskari bog’lanish zanjiri transformator bog’lanishli (L₁ g’altak) ket­ma-ket manbali sxemadir. Unda hosil bo’ladigan tebranishlar, asosan, nagruzka konturining parametrlari bilan xarakterlanadi.
Rezonans vaqtida kontur sof rezitiv qarshilik ta- biatiga ega, chunki ψ_k =0. Shuning uchun konturning aslligi yetarli bo’lsa, fazalar sharti kuchaytirgichning boshqaruvchi elementidagi va teskari bog’lanish zanjiridagi faza siljishlari orqali ifodalanadi. Kuchai- tiruvchi elementdagi faza siljishi ψ_k =π, teskari bog’- lanish zanjiridagi faza siljishi esa, L₁ va L g’altaklarning o’ramlari yo’nalishiga bog’liq. U «o» yoki «π» ga teng bo’lishi mumkin. Agar o’ramlar yo’nalishi φ_β=π bo’ladigan qilib tanlansa, fazalar sharti bajariladi va generator rezonans chastotaga yaqin chastotali tebranish ishlab chiqaradi. Uning garmoniklik darajasi konturning tanlash qobiliyati bilan belgilanadi. Konturning tanlash kobiliyati yetarlicha katta bo’lsa, ω_o chastotadan chetlashnsh bilan konturning to’liq. qarshiligi tez kamayadi va faza siljishlarn vujudga keladi. Demak, generatorda hosil bo’ladigan tebranishlar garmonik bo’lishi uchun konturning aslligi katta, teskari bog’lanish zanjirining uzatish koeffisiyenti kichik bo’lishi kerak. Aks holda generasiya shartlari chastotalar sohasi uchun bajarilib, tebranishlar garmonik bo’lmay qoladi.
Generatorning rasmda ko’rsatilgan sxemasida sodir bo’ladigan tebranish jarayonlarining tabiati deyarli bir xil bo’ladi. Lekin tranzistorlarning parametrlari turlicha bo’lishi ularda ayrim o’zgarishlarga sabab bo’ladi. Bipolyar tranzistorli sxemada nagruzka konturi unipolyar tranzistorli sxemadagidan kuchliroq shuntlanadi. Bu tranzistorning kirish qarshiligi (emitter — baza) kichik bo’lishiga bog’liq. Bundan tashqari, nagruzka konturi kollektor zanjirida bo’lganda generator katta o’zgaruvchan kuchlanishda ishlasa, kol­lektor— baza kuchlanishi tebranish davrining ayrim qismida teskari kuchlanishga ega bo’lib qoladi. Natijada kollektor o’tishi ochiq (to’g’ri ulanishda) bo’lib, kontur nisbatan kichik qarshilik bilan shuntlanib qoladi. Bu hosil bo’ladngan tebranishlar shaklining bu- zilishiga olib keladi. Bundan tashqari, bipolyar tran- zistorlar nisbatan katta inertlnkka ega. Bu asosiy bo’lmagan tok tashuvchilarning bazada sust harakat ji­liщi bilan belgilanadi va emitter — baza kuchlanishi bilan kollektor toki orasida kechikishni, ya’ni qo’shimcha faza siljishini hosil qiladi. U fazalar shartiga ta’sir etadi va generasiya chastotasining o’zgarishiga sabab bo’ladi. Binobarin, bipolyar tranzistor konturning aslligini unipolyar tranzistorga nisbatan ko’proq o’zgartadi.
Bipolyar tranzistorln sxemaning kamchiliklarini yo’qotish uchun unga qo’shimcha zanjirlar kiritiladi. Masalan, tranzistorning kirish va chiqish qarshiligi- ning shuntlash ta’sirini kamaytirish uchun konturning qisman ulannsh sxemasidan foydalaniladi; inersionlik tufayli hosil bo’ladigan qo’shimcha faza siljishini yo’qotish uchun sxemaga maxsus faza so’ndirish zanjiri kiritiladi va boshqalar. Bular sxemaning murakkablashishiga va generatorni o’rganishda murakkab ekvivalent sxemalardan foydalanishga olib kela­di. Shuning uchun generatordagi jarayonlarning mohiyatini aniqlash uchun unipolyar tranzistorln sxemani ko’ramiz.
Umumiy holda generatorda sodir bo’ladigan jara- yonlar murakkab bo’lib, chiziqli bo’lmagan differensial tenglamalar orqali ifodalanadi va taqribiy yechish usullaridan foydalanib yechiladi. Yechimning aniqligi sxemadagi qanday xususiyat aniqlapayotganiga bog’liq. Generasiya shartlarinigina aniqlashda tenglamani chiziqli deb hisoblash usulidan foydalanish mumkin bulsa, tebranishning stasionar amplitudasi va chastotasini aniqlashda —kvazichiziqli usuldan foydalanish kerak bo’ladi. Generatordagi tebranish jarayonlarining ixtiyoriy vaqt momentidagi holatini aniqlashda chiziqli bo’lmagan tenglamalarni yechishning aniq usullaridan foydalaniladi. Unga sust o’zgaruvchi amplitudalar usuli (Vander Pol usuli) misol bo’ladi. Generatorning chiziqli nazariyasidan foydalannb, tebranishlarni tutib turish shartlarini aniqlaylik. Buning uchun nagruzka konturi uchun Kirxgof tenglamasini yozamiz:
(1.8.3)
Generatorda tebranish hosil bo’lish jarayonida kontur­ning induktivlik tarmog’idagi tok asosiy hisoblanadi. Shuning uchun sistemani unga nisbatan soddalashtirilsa,
(1.8.4)
ko’rinishdagi tenglama hosil bo’ladi.
Generatorning boshlang’ich uyg’onish vaqtida tebranishlar amplitudasi kichik bulgani uchun tranzistorni chiziqli element deb qarasak, (1.8.2) ifodaga asosan stok toki quyidagicha ifodalanadi:
(1.8.5)
Bunda
va (1.8.6)
Minus ishora U_z va U_c kuchlanishlarning qarama-qarshi fazada o’zgarishini ifodalaydi.
(1.8.7)
ko’rinishdagi ikkinchi tartibli chiziqli differensial tenglama hosil bo’ladi. U tenglamaga o’xshash bo’lib, nagruzka konturidagi erkin tebranishlarni ifoda­laydi. Binobarin, generatorni rasmda tasvirlangan ekvivalent tebranish konturi bilan almashtirish mumkin.

1.8.9-rasm LC-generatorning ekvivalent sxemasi.
Uning parametrlari quyidagicha bo’ladi:
(1.9.0)
Demak, ekvivalent konturnshgg rezitiv qarshiligi na­gruzka konturining qarshiligidan
(1.9.1)
manfiy qarishlikka farq qiladi. U konturga davriy ra- vishda kirayotgan energiya miqdorini ifodalaydi. Tenglamaning umumiy yechimi yakka konturdagi erkin tebranishlarning (1.8.5) yechimi bilan bir xil bo’lib, nagruz­ka konturining aslligi yetarlicha bo’lganda (ω₀L>>R va R₁>>R) quyidagicha ifodalanadi:
(1.9.2)
Unda, — konturdagi boshlang’ich tebranishlar amplitudasi
— generasiya chactotasi
k nish darajasi.
Demak, generatorda amplitudasi eksponensial qonun bo’yicha o’zgaradigan tebranishlar hosil bo’lar ekan. Uning o’zgarish tezligi δ* koeffisiyentga bog’liq. Lekin yakka konturdagi erkin tebranishlar koeffisiyenta δ dan farqli, δ * kattalik kontur elementlari L va S lardan tashqari, yana tran- zistorning S qiyalik koeffisiyenti va teskari bog- lanishni ifodalovchi M o’zaro — induksiya koeffi­siyentam bog’liq bo’ladi. Bundan tashqari, yakka kontur uchuy δ musbat o’zgarmas son bo’lsa, generatorda δ* ham musbat, ham manfiy qiymatga ega. Shuning uchun generator tenglamasining yechimi xolis kontur­dagi erkin tebranishlarning ifodasidan tubdan farq qiladi.
Xususiy xrllar bilan tanishaylik.

1. 
   hol: δ *>0 yoki R'>R_(-)
   

Bu holda generatorda uyg’otiladigan tebranishlar so’nuvchi bo’ladi (6.4a-rasm).