Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Г с, Y . і J
1 = (Q+C2) +Rm(cuoC2)2+g R R1C12 m 0 2
'2
С,
+ — (11.46)
Теперь можно использовать уравнение 11.20 для генератора, выполненного на полевых транзисторах, при условии, что база будет отождествлена с затвором, а исток - с эмиттером. Начальное условие примет вид:
^й'^-налХтЛ)Л-+с,Ь:+й: (1L47)
Ранее было установлено, что gm пропорционально коллекторному току смещения 1с (см. уравнение 9.26). Если колебательный процесс не начинается, его можно инициировать, добавив внешний резистор параллельно резистору Re, чтобы увеличить смещение. Обратите внимание: каждый резистор повышает величину gm, осложняя тем самым начало колебательного процесса, но влияние конденсаторов делителя зависит от того, на каком участке схемы возникают потери.
Для анализа схемы при больших уровнях сигналов необходимо рассматривать ток эмиттера как серию коротких импульсов, потому что между напряжением на базе и коллекторным током существует экспоненциальная зависимость, и небольшие изменения напряжения приводят к ощутимым всплескам тока. Для генератора Клэппа это явление продемонстрировано на рис. 11.12.
И.5. КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ЩЩ
50нс
Рис. 11.12. Ток эмиттера I, и напряжение на базе измеренные на макетной схеме кварцевого генератора Клэппа
Примечание к рис. Эта схема состоит из элементов с такими же номиналами, как у элементов микросхемы SA602AN в NorCal 40А. Транзистор серии 2N4124 аналогичен транзистору, который используется в переключателе приемника вместо внутреннего транзистора микросхемы SA602AN. Это упрощает измерение эмиттерного тока через последовательно включенный резистор сопротивлением 100 Ом.
Допущение, что эмиттерный ток представляет собой короткие импульсы, позволяет легко выразить выходное напряжение, поскольку известно, что величина размаха основных гармоник равна учетверенной величине постоянной составляющей тока (см. приложение 2). Запишем:
I = 4I0 (11.48)
где I - величина размаха эмиттерного тока, a I0 - его постоянная составляющая. При помощи уравнения 11.21 можно представить размах выходного напряжения на нагрузке R1 как:
С +С
(11.49)
Сложно что-либо сказать о данной формуле, потому что сопротивление R само является функцией различных сопротивлений и емкостей.
^701 11. ГЕНЕРАТОРЫ
Однако если сопротивление нагрузки R1 преобладает, то с помощью уравнения 11.46 можно записать:
и = 7Г-7Г (11-50)
Из этой формулы понятно, что выходное напряжение возрастает при увеличении емкости C1. Эта зависимость довольно заметна во время настройки радиостанции NorCal 40А, поскольку конденсатор C1 является подстроечным.
11.6. Фазовый шум
В дополнение к долговременному дрейфу частоты, вызванному изменениями температуры, у генераторов встречаются беспорядочные сдвиги фаз, обусловленные флуктуациями (случайными изменениями) тока генератора (рис. 11.13а).
Это явление называется фазовым шумом. Фазовый шум вызывает рассеяние энергии по частотам, близким к несущей, и мешает работе станции, так как приемники обрабатывают (воспринимают) его как обычный сигнал, в результате на выходе приемника появляется шум, который слышит оператор. В универсальных измерительных приборах (мультиметрах), осуществляющих преобразование аналоговых сигналов в цифровые, фазовый шум является причиной неустойчивости схем синхронизации.
Чтобы лучше понять, как возникает эффект флуктуации тока, рассмотрим индуктивно-емкостный резонатор с введенным зарядом q, показанный на рис. 11.136. Фаза инжекции заряда является критическим параметром.
а) б)
Рис. 11.13. Фазовый шум в генераторе. Пунктирной линией показан синусоидальный сигнал несущей частоты, а сплошной линией - выходной сигнал генератора с фазовым сдвигом (р (а). Модель, демонстрирующая эффект фазового шума на примере индуктивно-емкостного резонатора с введенным зарядом q (б)
Поскольку ток в катушке индуктивности не может измениться внезапно, введенный заряд сразу поступает в конденсатор. Это означает, что напряжение на конденсаторе скачкообразно изменяется, в то время как ток в катушке индуктивности остается прежним. В том случае, если заряд поступает в момент максимального значения сигнала за период (пика периода), когда напряжение на конденсаторе максимально, а ток в катушке индуктивности равен нулю, то фаза
П.7. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ЩЇ]
а) б)
Рис. 11.14. Введение (инжекция) заряда при максимальном значении (пике) напряжения и при нулевом уровне (пересечении оси абсцисс) (а). Введение заряда при максимальном значении напряжения не вызывает сдвига по фазе, тогда как введение заряда при нулевом значении приводит к большому сдвигу по фазе (б)
генератора не претерпевает никаких изменений, изменяется только амплитуда-(рис. 11.14а).
Изменение амплитуды будет сглажено генератором, поскольку он ограничивает усиление, и других последствий от введения заряда на пике периода не возникнет. Но если заряд поступает в момент пересечения сигналом оси абсцисс, когда напряжение на конденсаторе равно нулю, а в катушке индуктивности протекает большой ток, этот заряд вызовет значительное изменение фазы при очень малом изменении амплитуды (рис. 11.146).
