, как и вообще во всех генераторах, разворачиваются одинаково. Первый же толчок тока, например при включении питания или из-за того, что на базу попал лишний электрон, и в контуре начинаются свободные колебания, которые благодаря обратной связи оказываются незатухающими. Схемы с трансформаторной обратной связью очень популярны и весьма удобны. Единственное, что, пожалуй, можно поставить им в упрек, так это дополнительную катушку Lоc.
В некоторых генераторах отдельная катушка обратной связи не нужна, в них сигнал обратной связи снимается с части колебательного контура. Это так называемые трехточечные схемы, в них транзистор подключен к контуру тремя точками — эмиттером, базой и коллектором (в ламповых генераторах— катодом, сеткой и анодом). В зависимости от того, откуда берут напряжение обратной связи — с катушки или конденсатора, — различают трехточечные схемы с индуктивной (Р-97;6) или с емкостной обратной связью (Р-97;7). В обеих этих схемах условие фаз выполняется в том случае, если эмиттер подключен к средней части контура, а коллектор и база — к его краям. А выполнение условия связи связано с тем, какая часть контурной емкости или индуктивности подключена к участку база — эмиттер.
В трехточечной схеме с индуктивной связью с выхода транзистора на его вход подается тем большая часть энергии, чем большая часть L'к контурной катушки Lк включена между базой и эмиттером. Это значит, что, перемещая точку подключения эмиттера вниз по схеме, мы усиливаем обратную связь. Однако при этом одновременно уменьшается коллекторная нагрузка: нагрузкой в этой схеме оказывается не весь контур, а только та часть его L"к которая включена между коллектором и эмиттером (верхний по схеме конец L"к подключен к эмиттеру, нижний — к коллектору через конденсатор фильтра Сф). Задумываясь над тем, к чему может привести то или иное действие при налаживании схемы, иногда полезно рассмотреть крайний случай. Попробуем, в погоне за стопроцентной обратной связью, подключить эмиттер к крайней нижней точке катушки Lк, то есть передать с выхода на вход все, что только возможно, весь выходной сигнал целиком. Но при этом окажется, что обратная связь не имеет никакого смысла, потому что транзистор не дает никакого усиления и на его выходе вообще нет сигнала. Мы возвращаем на вход 100 процентов от «ничего». Потому что транзистор остался без нагрузки.
В емкостной трехточечной схеме напряжение обратной связи снимается с делителя, который образован конденсаторами Ск1 и Ск2. Здесь обратная связь тем сильней, чем больше емкостное сопротивление верхнего по схеме участка (конденсатор Ск1), а коллекторная нагрузка тем больше, чем больше емкостное сопротивление нижнего по схеме участка (конденсатор Ск2). Емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости, а поэтому с увеличением емкости Ск1 обратная связь ослабляется. А с увеличением емкости Ск2 сопротивление коллекторной нагрузки становится меньше. Все осложняется еще тем, что оба конденсатора определяют общую емкость контура Ск, а значит, и частоту электрических колебаний fк в нем. В схеме появляется еще одна деталь — резистор Rэ. Без него генератор вообще не работает — эмиттер отрезан от коллектора конденсаторами, и постоянная составляющая коллекторного тока может замкнуться только через Rэ. А посадить эмиттер на землю, как это делалось в других схемах, нельзя — окажется замкнутым накоротко конденсатор Ск2.
У трехточечной схемы с емкостной обратной связью есть некоторое преимущество в сравнении с другими схемами. Если изменять частоту генератора, заменяя контурные катушки, то в этой схеме достаточно производить переключение только одного провода (верхний конец катушки), в то время как в других схемах нужно одновременно производить два переключения (например, переключать верхний конец катушки и отвод обратной связи в схеме Р-97;7).
Во всех схемах генераторов присутствует незримый элемент — резистор R'н. Генератор работает не сам для себя, а передает результаты своей работы потребителю, который представлен резистором R'н.
Т-173. RC-генератор: необходимый поворот фазы постепенно осуществляют цепочки из конденсаторов и резисторов. Обратную связь в генераторах назвали положительной потому, что она поддерживает изменения сигнала на входе, помогает ему. Но в принципе возможна еще и отрицательная обратная связь, когда сигнал, поступивший с выхода усилителя на его вход, действует против основного, главного входного сигнала, мешает ему (Р-97;5). Отрицательная обратная связь вскоре станет для нас предметом серьезных раздумий и тонких экспериментов (Т-197, Т-198), а пока отметим лишь одно: если с коллектора подать сигнал прямо на базу, то обратная связь получится именно отрицательной. Потому что, когда «минус» на базе увеличивается, на коллекторе «минус» уменьшается, то есть коллекторное напряжение, попав на базу, будет действовать против собственного напряжения на базе. Или, короче, напряжение на базе и напряжение на коллекторе — противофазны. А отсюда еще одна формулировка условия фаз: для получения положительной обратной связи при передаче сигнала из коллекторной цепи в базовую нужно повернуть фазу этого сигнала на 180°. Коллекторное и базовое напряжения сами по себе сдвинутся на 180° и дополнительный поворот на 180° доведет общий сдвиг фаз до 360°, то есть на целый период. А это значит, что никакого сдвига фаз не будет: «свое» напряжение на базе и та помощь, которая придет на базу по цепи обратной связи, будут действовать согласованно.
Р-98
В генераторе с трансформаторной обратной связью поворот фазы на 180° получают определенным расположением и включением катушек, в трехточечных схемах — определенным подключением транзистора к контуру (эмиттер — в центре, коллектор и база — по краям). И есть еще одна возможность выполнить условие фаз: при передаче сигнала с коллектора на базу можно повернуть фазу сигнала на 180° с помощью нескольких последовательно соединенных RC-цепочек. Генератор, в котором используется такой способ поворота фазы, так и называется RС-генератором, одна из возможных его упрощенных схем приведена на Р-98. По-видимому, первое, что в этой схеме бросается в глаза, так это отсутствие колебательного контура. Но как же без контура? Где же тогда возникают первые слабые, затухающие колебания, которые потом поддерживает обратная связь, делая их незатухающими? И какие элементы в таком бесконтурном генераторе определяют частоту переменного напряжения? В предыдущих схемах частота определялась индуктивностью и емкостью контура..
А здесь чем?
Начнем с конца: частоту определяют три RС-цепочки, соотношение сопротивлений и емкостей в них. Дело в том, что вся система RС-элементов поворачивает фазу на 180°, но такой поворот происходит только на одной частоте, на других частотах он больше или меньше.
Т-174. На входе любого транзистора действует очень небольшое напряжение шумов. На базе транзистора, не только в этой схеме, но в любой другой, всегда действуют слабые сигналы самых разных частот. Откуда? Ну, скажем, это просто так называемые шумы, некоторая неравномерность постоянного тока смещения или постоянного эмиттерного тока, часть которого ответвляется в базу. Идеального постоянного тока нет и быть не может. Если в цепи идет ток, движутся миллиарды миллиардов электронов, то из-за хаотичности тепловых процессов в металле обязательно в какой-то момент электронов пройдет на сто штук больше, а в другой момент — на сто штук меньше. В итоге самый постоянный ток хаотично и непрерывно меняется. Очень незначительно, но меняется. Поэтому-то и появляется на входе любого транзистора хаотичное переменное напряжение, как его называют, напряжение шумов. Спектр шумов очень широк, они практически содержат составляющие всех частот, от самых низких до самых высоких.
Т-175. Частота напряжения на выходе RC-генератора определяется сопротивлением и емкостью фазовращающих цепочек. Шумовое напряжение на базе создаст свою копию в коллекторной цепи, и по цепи обратной связи, через все RС-цепочки, часть ее попадет обратно на базу. И вот здесь-то оказывается, что в основном все составляющие придут на базу с неудачными фазами, они будут ослаблять породившие их составляющие базовых шумов. И только одна составляющая, для которой три RC-цепочки создадут поворот фазы на 180°, добравшись из коллектора в базу, будет поддерживать, усиливать породивший ее сигнал. Эта составляющая шумов базового тока станет еще сильнее и создаст в коллекторной цепи еще более сильную свою копию. А та опять-таки усилит сигнал на базе, и так пойдет: выходное напряжение данной частоты будет нарастать и нарастать, пока его не ограничит коллекторное питание.
В заключение несколько слов о том, почему RC-цепочки поворачивают фазу точно на 180°. Ток через резистор и напряжение на нем UR совпадают по фазе, ток через конденсатор и напряжение Uc на нем сдвинуты по фазе на 90° (Р-98;2,3. Т-71, Т-75). Во всех элементах последовательной цепи ток один и тот же — Iобщ, а общее напряжение (Iобщ равно сумме напряжений UR и Uс на отдельных участках.
Ну а сдвиг фаз? Одно напряжение совпадает по фазе с током, второе опережает ток на 90°, так как же соотносятся фазы тока и общего напряжения Uобщ.
Чем больше хс какой-либо RС-цепочки, тем больше напряжение Uс на конденсаторе и тем ближе к 90° сдвиг фаз между током Iобщ и общим напряжением Uобщ