В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Режим транзистора по постоянному току, как известно, определяется напряжением U б-э. Так как сопротивлением дросселя Др 1постоянному току можно пренебречь, то это напряжение будет представлять собой разность U б-э= U R2— U с. Оно и определяет положение рабочей точки на характеристиках транзистора.

Напряжение U R2снимается с нижнего плеча делителя R 1R 2и может регулироваться переменным резистором R 1. Элементы R 4C 7являются фильтром нижних частот и предназначены для выделения полезного сигнала.

В правильно собранной схеме при отсутствии входного сигнала существует режим прерывистых колебаний. Форма напряжений на контуре U ки конденсаторе С 4, 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 1устанавливается такое исходное напряжение U б-э= U R2— U спри 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 С 4, 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 С 4через резистор R 3. 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= R 3 C 4— постоянная времени цепи разряда конденсатора.

Как только напряжение U б-эстанет 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 С 4, напряжение на нем по-прежнему убывает (рис. 5.11, а ) пока величина тока разряда конденсатора через резистор R 3больше зарядного тока.

Поскольку первый из них убывает, а второй нарастает, результирующая скорость роста напряжения U б-эзамедляется. 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 С 4сравняются прежде, чем напряжение U б-эдостигнет 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= R 3 C 4и 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 R 1, R 2и R 3и параметра h 21этранзистора. Напряжение U б-э, соответствующее S и, при желании можно измерить, преднамеренно устранив условия самовозбуждения в каскаде, например временным отключением конденсатора обратной связи С 6. Как видно, резистор R 3влияет и на τ р, и на S и, что усложняет процедуру настройки.