Схемы генераторов с самовозбуждением

Наиболее широкое распространение имеют так называемые трехточечные схемы генераторов с самовозбуждением, в которых лампа подключается к контуру тремя точками: анодом, катодом и управляющей сеткой.

На рис. 167 приведена обобщенная трехточечная схема генератора без вспомогательных элементов; под сопротивлениями Zас, Zск и Zак следует понимать любую комбинацию из реактивных и активных сопротивлений. Они образуют колебательный контур генератора. Рис. 167. Обобщенная трехточечная схема.

Для того чтобы система была автоколебательной, необходимо выполнение следующих условий:

1. Сопротивления Z_ас и Z_ск должны иметь противоположные знаки (если одно из них имеет индуктивный характер сопротивления, то второе должно быть емкостным). Только при выполнении этого условия будет обеспечен сдвиг фаз, близкий к 180°, между переменными напряжениями на аноде и на сетке.
2. По абсолютной величине сопротивление |Z_ас| должно быть больше сопротивления |Z_ск|. Однако слишком малое значение Z_ск не обеспечит подачи на сетку генераторной лампы достаточной величины напряжения обратной связи U'_с, необходимой для устойчивой работы генератора.
3. При выполнении двух первых условий нужно, чтобы Z_ак имело одинаковый знак с Z_ск, так как при помощи сопротивления Z_ак настраивают колебательную систему на частоту генерируемых колебаний.

Коэффициент обратной связи в общем случае можно определить, как отношение напряжения между сеткой и  катодом (U_mc)  к напряжению между анодом и катодом (U_mк):

                        (294)

Активными составляющими можно пренебречь, и тогда

Поскольку нагрузкой является параллельное соединение Z_ак и Z_ск + Z_ас, то эквивалентное сопротивление контура

Если учесть, что активные составляющие этих сопротивлений много меньше реактивных, а Х_ак = — (Х_ск + Х_ас), то нетрудно показать, что

где r = r_ак + r_ск + r_ас — полное активное сопротивление колебательной системы. Следовательно, нагрузкой генератора является эквивалентное сопротивление контура,  состоящего из Х_ак, Х_ас и Х_ск; при настройке контура в резонанс

Х_ак + Х_ас + Х_ск = 0

Если Х_ас представляет емкостное сопротивление, то обобщенная индуктивная трехточечная схема генератора с самовозбуждением будет иметь вид, показанный на рис. 168, а.

Подключив ее должным образом к лампе и источникам питания и обеспечив необходимое смещение на управляющей сетке, получим схему автогенератора с автотрансформаторной обратной связью. Рис. 168. Трехточечные схемы ламповых генераторов: а — индуктивная; б — емкостная; в — двухконгурная.

Векторная диаграмма иллюстрирует выполнение условия баланса фаз в рассматриваемой схеме. Переменное напряжение на аноде создает в цепи CL₁ ток L_CL1, который опережает анодное напряжение U_а на 90°, так как Х_c > X_L1. Этот ток на катушке индуктивности образует напряжение обратной связи U_c, вектор которого опережает вектор тока I_CL1 на 90°. Напряжение  U_а и U_c оказались сдвинутыми по фазе на 180°, что соответствует нормальной работе схемы. Регулировку коэффициента обратной связи осуществляют перестановкой щупа по виткам индуктивности контура.

На рис. 168, б приведена емкостная трехточечная схема генератора с самовозбуждением, построенная по тому же принципу, что и предыдущая автотрансформаторная. Для нее коэффициент обратной связи

Практическое применение находят также двухконтурные схемы ламповых генераторов. В этих схемах роль сопротивления Z_аc выполняет междуэлектродная емкость С_аc. Самовозбуждение схемы имеет место на частоте большей, чем резонансные частоты контуров L₁C₁ и L₂C₂, так как для выполнения условия баланса фаз эти контуры должны представлять индуктивную нагрузку (рис. 168, в).