Синхронизированный автогенератор

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при построении автогенераторов-усилителей мощности, синхронизированных гармоническим радиочастотным сигналом. Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия. Цель достигается тем, что активный элемент в автогенераторе выполнен на составном транзисторе, в режимной цепи выходного транзистора которого включен активный элемент, внутреннее сопротивление которого меняется в зависимости от величины синхросигнала. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯЦ„„1748252 А1 (si)s Н 03 L 7/24

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

""1 1 9l

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .::.::...: ..:;.: 2 (21).4762837/09 . : - ": : (54) СИНХРОНИЗИР08АННЫЙ АВТОГЕ(22) 22.11 89 .;::,:..;:: - .. НЕРЯТОР (46) 15.07.92. Бюл. М 26 - :.. -::: (57) Изобретение относится к радйотехнике (71) Рязанский рэдиотехнйческий инСтитут ..-., и может использоваться при построении (72) Ю.И,Судакбв и F.À.Ïåòðîâ: -::-: . :;: . затогенераторов-усйлителей мощности, (53) 621.375.026(088.8) .:;: -.:--".,": : синхронизировайнйх гармоническим радиочастотным сигналом. Цель иэобрете(56) Вовченко П.С. и др. Экспериментальное -:: ния — повышение коэффициента полезного исследование йереходных процессов в: действия. Цель достигается тем, что активтранзисторном автогенераторе в режиме ный элемент в автогенераторе выполнен на синхронизации.— Вкн,;Сборникнаучных: составном транзисторе, в режимной цепи трудов. Новосибирского электротехнйче-:-: выходного транзистора которого включен ского института. Исследования по радио-:- . ". активный элемент, внутренйее сопротивлетехйике. — Вып. 8.: - Новосибирск, 1975,.: ние которого меняется в зависимости от величийы синхросигнала. 2 э.п. ф-лы. 1 ил с, 27-31. тушки. 16 индуктивности и конденсаторов синхронизированного автогенератора., Синхронизйрованный автогенера.гор 17,18,19, разделительный конденсатор 20. содержит автогенератор на-составном тран- нагрузку21, разъем 22 синхровхода для подзисторе со структурой типа общий исток ачи синхросигнала от опорного генератора

- общий эмиттер (ОИ-ОЭ) иэ входного, 23. полевого и выходного биполярного тран- Синхронизированный автогенератор эисторов 1 и 2; цепь смещения выходного работает следующим образом..

Ф г 0

ЪФ

Изобретение относится к радиотехнике " биполярного транзистора 2 на транзистор и может бытьиспользовано при йостроении: ..: ном управляющем элементе в виде полевоавтогенвраторов - усйлителей мощноСти,:.:ro транзистора 3 и последовательно с ним синхронизированных гармоничесКим ради-.::.::включенного источника 4 напряжения смеочастотным сигйалом, в качеСтве мощного .: щения, источник 5 питания, блокировочные Р источника высокостабильных радиочастот- :. конденсаторы 6, 7, блокировочный дроссель 00 йых колебаййй устройств" генераторйоЖ й:;:.: 8, резисторы 9 — 11 цепи смещения составно- ) передающей техники. :.:. ::::::::. :::::. ":. ;:, го транзистора, конденсатор 12, резисторы:Щ

Цель изобретеййя — повышение коэф- 13-15 цепи смещения транзисторного упфициента полезного действия при высоком. - равляющего элемента на полевом транзикоэффицйенте усилейия автогенераторного: сто р е 3. в ы ход н у ю ц е п ь, н а и р и м е р, каскада по мощности. - -,: ... нагруэочный 4 С-контур, подключенный в

:.: Начертеже представлена принципйаль- . трех точках к соответствующим электродам ( йая электрическая схема.предлагаемого составного транзистора и состоящий из ка- !

1748252

Эффективная и энергетически выгодная работы каскада на требуемой частоте авторабота составного трайзистора в йреиму- генерации. щественна используемом в усилителях Таким образом, управляющий электрод мощности генераторном режиме (для кото- активного режимного элемента (затвор . рого характерны большой уровень сигнала 5 транзистора 3) является исключительно чуви отсечка выходного тока активного прибо- ствительным звеном каскада. Следовательра), и следовательно. собственно автогене- но, подаваемый на указанный электрод рация радиочастотных колебаний в каскадр синхросигнал, который в этом случае являавтогенератора на составном тра зисторе в ется управляющим сигналом транзистора 3 расчетном режиме с BblcoKv,. > коэффициен- 10 как режимного управляющего элемента, мотом полезного действия, возможны только в жет существенно и эффективно влиять на случае нормального функционирования ре.- протекающие в каскаде процессы мягкого жимной цепи составного транзистора с ис- самовозбуждения и автогенерации радио-. пользованным в ней режимным элементом частотных колебаний. (транзистор.3), а именно режимная цепь со- 15 Кроме того. для эффективного управлеставного транзистора предназначена для ния режимнымэлементом(транзистором 3) быстрого рассасывания объемного заряда требуется крайне малая мощность нетолько неосновных носителей из слоя базы (т.е. для по сравнению с выходной мощностью автосоздания пути йротекания запйрающего то- генератора, но и даже по сравнению с мощка базы) выходного транзистора 2 структуры 20 ностью возбуждения (входной мощностью): составного транзистора во время действия собственно составного транзистора, подана входе составного транзистора запираю- ваемой IlO цепи положительной обратной щей полуволны напряжения возбуждения, связи на его вход (затвор транзистора 1). поступающего на затвор транзистора 1 и Это объясняется тем, что транзисторный вход составного транзистора по цепи поло- 25 управляющий (он же и режимный) элемент жительной обратной связи. Для рассасыва- (транзистор 3) в принципе работает при ния носителей заряда точно с приходом на значительно меньших уровнях мощности вход составного транзистора запирающей переменного сигйала, нежели основные полуволны напряжения возбуждения на ре- транзисторы 1 и 2 структуры составного жимный элемент (на вход транзистора 3) 30 транзистора, что обусловлено специфично. структуры составного транзистора дол- стью выполняемых им функций, основной жно поступать отпирающее транзистор иэ которых с точки зрения обеспечения ра3 напряжение, в результате чего, от- ботоспособности каскада на составном крывшись„транзистор3должен быстро транзисторе является создание цепи для пропустить запирающий ток базы (ток 35 протекания всего лишь запирающего тока рассасывания заряда из слоя базы) выход- базы транзистора 2 (тока рассасывания из. ного транзистора 2, обеспечивая своевре- базы объемного заряда неосновных носитеменное запирание транзистора 2 и лей). составного транзистора в целом. Во время При предлагаемом схемном решении жедействия на входесоставноготранзисто- 40 каскада и выбранном месте подключенияра отпирающей полуволны напряжения воз- опорного генератора и ввода синхросигнабуждения режимный элемент(транзисторЗ) ла эффективная синхронизация каскада на должен запираться (подзапираться), чтобы составном транзисторе возможна при крайне происходило заметного шунтирования не малыхуровнях мощности синхросигнала режимной цепью входной цепй транзистора 45 (по сравнению с выходной мошностью авто2 и составного транзистора в целом. генератора), что приводит к существенному

В случае невыполнения этих условий повышению в устройстве достижимых знаработа транзистора 2 составного транзи- чений коэффициента усиления мощности. стора нарушается, что проявляется всниже-. Сложный активный прибор в виде сонии быстродействия, задержке процессов 50 ставного транзистора может эффективно в цепях каскада, резком искажении коси- работать в режиме большого сигнала с отнусоидальности формы импульса выход- сечкой выходного тока (т.е. в тех условиях, ного тока. существенном росте величины в которых он работает в мощйых радиочапостоянной составляющей этого тока. рез- стотных генераторах) только при условии

К0М снижении КПД, падении веса первой 55 наличия и работы совместна с ним дополгармоники в общем импульсном токе, а по- нительной режимной цепи разряда объемскольку здесь речь идет о каскаде автогене- ного заряда неосновных носителей из слоя ратора на составном транзисторе, то и в "базы выходного в структуре составного невозможности самовозбуждения (из-за на- транзистора биполярного транзистора 2 рушения баланса амплитуд) и нормальной (например, эта цепь состоит из режимного

1748252

25

55 транзистора 3 и обеспечивающего его работу источника 4 питания). Режимный элемент (транзистор 3) в установившемся режиме автогенерации работает в противофазе с основными транзисторами 1 и 2, составляющими структуру составного транзистора. В момент прихода на входные зажимы по цепи положительной обратной связи каскада запирающей полуволнц напряжения возбуждения (т.е. при запирании входного 10 транзистора 1) элемент режимной цепи (транзистор 3) открывается и обеспечивает низкоомный путь для протекания запирающего тока базы выходного транзистора 2, т.е. обеспечивает рассасывание из слоя ба- 15 зы транзистора 2 объемного заряда неосновных носителей (по знаку для транзистора 2 отпирающего), накопленного за время действия отпирающей для составного транзистора полуволны напряжения возбуждения.

Если режимная цепь разряда базы (цепь рассасывания объемного заряда:неосновных носителей) отсутствует, или по какой-либо причине не выполняет свои функции, то при действии на входе состав-ного транзистора запирающей полуволны напряжения. возбуждения и эапирании входного транзистора 1 в цепи базы выход. ного транзистора 2 резко возрастает сопро- 30 тивление. В результате этого на указанном временном интервале резко ухудшаются óñлоаия рассасывания объемного. заряда неосновных носителей из слоя. базы транзистора 2 (по знаку для транзистора 2 35 отпирающего) и транзистор 2 во время действия на входе составного транзистора запирающей полуволны напряжения.возбуждения (имея как бы свободную или оторванную базу) не закрывается. Вследствие этого снижаются усилительные свойства составного транзистора, в выходном его токе возрастает доля постоянной составляющей и падает доля первой гармоники, что. резко снижает коэффициент полезного дей- 45 ствия. В реальных каскадах автогенераторов на составных транзисторах зто приводит к невозможности возникновения автогенерации.(самовоэбуждения) в расчетном режиме вследствие невыполнения амплитудного ycnoses мягкого самовозбуждения.

Поскольку в автогенераторе синхросигнал подается в цепь управления режимным элементом, последний управляется и работает на частоте опорного генератора — источмика синхросигнала. Только на этой частоте режимная цепь выполняет свои функции, обеспечивая. нормальное рассасывание заряда из слоя базы транзистора 2 при эапирании составного транзистора,: в результате чего усилительные свойства составного транзистора сохраняются высокими, амплитуда первой гармоники выходного тока имеет расчетную величину и амплитудное условие самовозбуждения в автогенераторе надежно выполняется. Таким образом, каскад автогенератора мягко возбуждается, обеспечивая автогенерацию колебаний с частотой, определяемой синхросигналом, а также повышенный коэффициент полезного действия.

На других частотах, отличных от частоты, задаваемой опорным генератором, автогенерация не возникает, поскольку в этом случае режимный элемент (транэистор 3) работает не в такт с основными транзисторами 1 и 2 и условия рассасывания объемного заряда иэ слоя базы транзистора 2 нарушаются, вследствие чего амплиудное условие самовозбуждения не выполняется.

Таким образом, контроль, т,е. синхронизация собственных колебаний автогенератора синхросигналом с частотой опорного генератора, осуществляется не только за счет прохождения синхросигнала в колебательную систему устройства через вход транзистора 2 как части используемого сложного активного элемента, т.е. составного транзистора, йо и за счет эффективного влияния режимного элемента в видетранзистора 3 (т.е. транзисторного управляющего элемента) на выполнение амплитудного условия самовоэбуждения. Сочетание и совместное действие этих двух факторов позволяет обеспечить устойчивую синхро; низацию колебаний и достаточную ширину полосы синхронизма при черезвычайно малых уровнях мощности синхросигнала (по сравнению с величиной выходной колебательной мощности автогенератора) и получить в предлагаемом устройстве (вместе с высоким коэффициентом полезного действия) значения коэффйциента усиления мощности, существенно превышающие значения этого показателя в каскадах ныне известных и используемых автогенераторов, синхронизированных гармоническим сигналом опорного генератора.

Автогенератор работает следующим образом.

При включении питания каскада автогенератора в его цепях начинают протекать токи транзисторов 1 и 2. составляющих структуру составного транзистора, и, таким образом, автогенератор готов к самовозбуждению. При подаче на синхровход (угравляющий . электрод режимного транзистора 3) напряжения синхронизиру.ющего радиочастотного гармонического сигнала от внешнего опорного генератора

1748252

55

23 режимный транзистор 3 начинает управляться на частоте опорного генератора 23.

При этом, если частота опорного генератора

23 нахоДится в пределах полосы синхронизма каскада автогенератора, последний самовозбуждается и в нем устанавливается требуемый режим работы с расчетными значениями напряжения смещения,,угла отсечки выходного тока составного транзистора и высокого коэффициента полезного действия устройства. Сигнал каскада автогенератора в виде энергии радиочастотных гармонических колебаний выделяется в нагрузочном LC-контуре. При этом напряжение, снимаемое с конденсатора 19, передается по цепи положительной обратной связи (ПОС) и поступает на затвор транзистора 1, т.е. на вход составного транзистора каскада и является напряжением возбуждения. Основная часть мощности радиочастотных колебаний, поставляемой в

LC-контур составным транзистором, снимается с конденсатора 18 и через разделительный конденсатор 20 подается в нагрузку 21 каскада автогенератора.

При этом возбуждаются, т,е. автоге- нерируются (вырабатываются); и поддерживаются колебания с амплитудой установившегося режйма и частотой,"равной частоте колебаний опорного генерато- ра 23. а фаза колебаний автогенератора такова, что тразисторы 1 и 2 работают в противофазе с режимным транзистором 3, управляемым сигналом опорного генератора 23. В этом случае при действии на входе составного транзистора запирающей полуволны напряжения возбуждения (поступающего по цепи ПОС) режимный-транзистор

3 своевременно и в такт с.работой составного транзистора открывается напряжением синхросигнала и обеспечивается протекание запирающего тока базы выходного: транзистора 2, а следовательно. обесйечивается нормальное и своевременное запирание транзистора 2 и составного транзистора в целом. В результате сохраняются высокими усилительные свойства составного транзистора; обеспечивается необходимое быстродействие транзистора

2 и составного транзистора в целом, посто-. янная составляющая и амплитуда первой гармоники выходного тока имеют расчетные величины, что обеспечивает высокий коэффйциент полезного действия каскада и гарантирует возникновение в нем требуемого расчетного режима автогенерацйи радиочастотных колебаний.

На других частотах (отличных от частоты опорного генератора) автогенерация не возникает, поскольку нарушается синхрон8 ность работы составного транзистора . режимного транзистора 3, что приводит к невыполнению условий самовозбуждения

В соответствии с теорией синхрониэованных автогенераторов стабильность частоты автоколебаний синхронизированйого автогенератора будет несколько выше, чем стабильность частоты колебаний опорного генератЬра.

Синхронизация автоколебаний сигналом опорного генератора 23 осуществляется, во-первых, за счет прохождения синхросигнала на вход транзистора 2 структуры составного транзистора (через элемент режимной цепи — режимный транзистор 3) и далее в колебательную систему автогенератора, а во-вторых. за счет эффективного влиянйя режимной цепи составного транзистора на выполнение условий самовозбуждения.

В результате совместного действия двух указанных механизмов синхронизации, эффективная синхронизация может быть достигнута при мощности синхросигйала, черезвычайно малой по сравненйю с выходной мощностью автогенератора, выделяемой в его оконечной нагрузке. Поэтому в предлагаемом синхронизированном автогенераторе коэффициент усиления по

30 мощности .колебаний, поступаемых от опорного генератора, по сравнению с известными ныне схемными решениями автогенераторов, синхронизировайных гармоническим сигналом, может быть существенно увеличен.

Подача синхросигнала в режимную цепь составного транзистора может быть— применена"в автогенераторах, собранных .: по схемам как емкостной, так и индуктивной либо трансформаторной трехточки. в диапазонных автогенераторах с электронной или иной перестройкой частотй, использующих составйой, транзистор. собранный как по схеме ОИ-ОЭ, так и по любой другой состав45 ной схеме, например, общйй сток — общий эмиттер (ОС-ОЭ), общий эмиттер — общий эмиттер (ОЭ-ОЭ) и т.д., с элементом режимной цепи, представляющим собой транзистор, включенный по любой схеме, 50 например, с ОИ (ОЭ), или"с ОС (ОК}, а .также диод и т.п,:

Формула изобретения

1, Сйнхронизированный автогенератор, содержащий подключейный к источнику пи1ания автогенератор на транзисторе. транзисторный управляющий элемент, вход которого является входом синхронизации синхронизированного автогенератора, о тл-и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения КПД, транзистор выполнен в виде со1748252

Составитель И. Водяхина

Редактор Л. Пчолинская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л. Бескид

Заказ 2511 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ставного транзистора, в цепь смещения выходного биполярного транзистора которого включены последовательно соединенные введенный источник напряжения смещения и транзисторный управляющий элемент.

2.Автогенератор поп. 1, отл ича юшийся тем, что составной транзистор выполнен на входном полевом и выходном биполярном транзисторах, соединенных по схеме общий исток — общий эмиттер; транзисторный управляющий элемент выполнен на полевом транзисторе, включейном по схеме с общим истоком. при этом сток полевого транзистора является первым выводом цепи смещения выходного биполярного транзистора и подключен к точке соединения истока входного полевого транзистора и базы выходного биполярного транзисто5 ра, исток полевого транзистора соединен с первым выводом источника напряжения смещения, второй вывод которого является вторым выводом цепи смещения выходного биполярного транзистора и подключен к об10 щей шине.

3. Автогенератор по пп. 1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что автогенератор выполнен по схеме емкостной трехточки.