500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

В правильно собранной схеме при отсутствии входного сигнала существует режим прерывистых колебаний. Форма напряжений на контуре U_к и конденсаторе С₄, полученные в результате включения схемы в системе схемотехнического моделирования Micro-Cap 6, приведена на рис. 5.9. Пилообразное напряжение, приведенное на втором графике, и является напряжением автосуперизации в рассматриваемой схеме. Для анализа процессов, происходящих в схеме, выделим одну вспышку высокочастотных колебаний и рассмотрим подробно механизм ее формирования.

Рис. 5.9.Эпюры напряжений в сверхрегенераторе

На рис. 5.10 приведена проходная характеристика транзистора КТ315Б, использованного в схеме, на которой отмечены

Рис. 5.10.Проходная характеристика транзистора

две характерные точки. Точка (1) соответствует напряжению на участке «база-эмиттер», при котором начинает протекать коллекторный ток. Из графика видно, что оно равно U_б__э = 0,45 В.

Точка (2) соответствует критической крутизне проходной характеристики S_кp, при которой в схеме выполняются условия самовозбуждения. Происходит это при U_б__э = 0,521 В. Коллекторный ток, соответствующий моменту самовозбуждения, равен 145 мкА. С помощью переменного резистора R

₁ устанавливается такое исходное напряжение U_б-э = U_R2 — U_с при котором исходная крутизна S_и > S_кр. При таких условиях в схеме, как уже говорилось, возбуждаются прерывистые колебания.

Графики в характерных точках схемы, облегчающие понимание принципа действия, приведены на рис. 5.11.

Рис. 5.11.Графики, поясняющие принцип действия сверхрегенератора

Рис. 5.11.Графики, поясняющие принцип действия сверхрегенератора (продолжение)

Поскольку процесс в схеме периодический, рассмотрение можно начать с любого момента времени. Пусть в момент t = 0 напряжение на конденсаторе С₄

, обусловленное предыдущими процессами в схеме, таково, что текущее значение U_б-э = U_R2 — U_с < 0,45 В (рис. 5.11, а, б). Транзистор в этой ситуации заперт, коллекторный ток его равен нулю (рис. 5.11, в, г), высокочастотное напряжение на контуре отсутствует (рис. 5.11, д). Происходит разряд конденсатора С₄ через резистор R₃. Напряжение на конденсаторе уменьшается по экспоненциальному закону

где U_со — напряжение на конденсаторе в момент запирания транзистора в предыдущем цикле (момент, аналогичный точке 5 на графиках);

τ_р = R₃C₄ — постоянная времени цепи разряда конденсатора.

Как только напряжение U_б-э станет равным 0,45 В (точка 1), транзистор начнет открываться. Появится коллекторный ток, нарастающий во времени (интервал 1–2 на рис. 5.11,

в, г). Хотя открывшийся транзистор обеспечивает протекание зарядного тока через конденсатор С₄, напряжение на нем по-прежнему убывает (рис. 5.11, а) пока величина тока разряда конденсатора через резистор R₃ больше зарядного тока.

Поскольку первый из них убывает, а второй нарастает, результирующая скорость роста напряжения U_б-э замедляется. Тем не менее, в точке 2 это напряжение достигает критического значения U_б-э = 0,521 В, что соответствует началу самовозбуждения каскада.

В контуре возникают высокочастотные колебания (рис. 5.11, д), амплитуда которых нарастает в соответствие с выражением (5.7). Здесь уже уместно сделать первый полезный для практики вывод.

Если после открывания транзистора зарядный и разрядные токи конденсатора С₄ сравняются прежде, чем напряжение U_б-э достигнет U_кр (в нашем случае 521 мВ), то самовозбуждение каскада не произойдет и сверхрегенератор работать не будет. Скорость уменьшения тока разряда конденсатора определяется постоянной времени τ_р = R₃C₄ и величиной исходного напряжения на конденсаторе U_co.

Скорость же нарастания зарядного тока через открывающийся транзистор определяется крутизной транзистора в исходной рабочей точке S

_и, что в свою очередь зависит от соотношения сопротивлений резисторов R₁, R₂ и R₃ и параметра h_21э транзистора. Напряжение U_б-э, соответствующее S_и, при желании можно измерить, преднамеренно устранив условия самовозбуждения в каскаде, например временным отключением конденсатора обратной связи С₆. Как видно, резистор R₃ влияет и на τ_р, и на S_и, что усложняет процедуру настройки.

На практике целесообразно выбрать величину R₃, исходя из требуемого значения частоты суперизации, а затем подстройкой R₁ получить прерывистую генерацию. Для полноты картины следует отметить, что величиной R, можно в небольших пределах управлять и частотой суперизации. Действительно, чем больше напряжение U_R2, тем больше напряжение U_co, до которого зарядится конденсатор С₄, а значит и больше будет время его разряда, определяющее период суперизации.