5.3. РЕГЕНЕРАЦИЯ

Ранее было показано, что генераторы с внешней обратной связью (см. рис. эквивалентны контуру с включенным в него отрицательным сопротивлением (см. рис. 4.56).

Рис. 5.3

Когда положительная обратная связь превышает некоторую критическую, общее активное сопротивление контура оказывается отрицательным , система — автоколебательной, и в ней нарастают колебания, источником энергии которых является отрицательное сопротивление. Если величина отрицательного сопротивления вносимая в контур энергия недостаточна для возникновения автоколебаний, вследствие чего такие системы называют потенциально-автоколебательными.

Подобные системы могут быть использованы в качестве усилителей (рис. 5.4). Действительно, за счет источника входного сигнала в контуре в отсутствие возникают колебания, обладающие определенной энергией. При введении энергия колебаний в контуре возрастает, что можно объяснить отдачей дополнительной энергии отрицательным сопротивлением или уменьшением общего активного сопротивления контура. Явление частичной компенсации потерь в колебательной системе за счет

положительной обратной связи или внесения отрицательного сопротивления называется регенерацией, а схемы, в которых оно имеет место, называются регенеративными. Все регенеративные схемы склонны к самовозбуждению, возникающему при некотором увеличении обратной связи или величины отрицательного сопротивления.

Рис. 5.4

Рис. 5.5

На рис. 5.5 приведена схема регенеративного усилителя, отличающаяся от схемы генератора рис. 4.6а прежде всего тем, что здесь Входным сигналом будем считать выходным — напряжение на емкости С. Воспользуемся квазилинейным методом, и запишем уравнения, связывающие комплексные амплитуды первых гармоник токов и напряжений. Комплексная амплитуда тока в контуре

где напряжение, вводимое в контур через цепь обратной связи. Активный элемент характеризуем средней крутизной пренебрегая реакцией выходной цепи. Тогда

Подставляем (5.16) в (5.15) и решаем последнее относительно 1:

Действие положительной обратной связи в схеме рис. 5.5 сказалось только на изменении общего активного сопротивления контура:

т. е. схема рис. 5.5 эквивалентна рис. 5.4. Если в отсутствие регенерации добротность контура то при регенерации

может быть увеличена во много раз путем приближения Одновременно возрастает коэффициент усиления на резонансной частоте

где коэффициент регенерации, показывающий, во сколько раз увеличивается добротность контура при регенерации. Регенерация нередко используется для увеличения усиления и избирательности усилителей.

Обратимся к случаю аппроксимации нелинейной характеристики полиномом и будем характеризовать контур эквивалентным затуханием В нашем случае Поэтому согласно (5.18)

Здесь С учетом (5.17) и введенных обозначений частотная характеристика коэффициента передачи контура

При малых амплитудах колебаний и регенератор можно считать линейным с его частотная характеристика не отличается от аналогичной для контура с затуханием а коэффициент передачи на резонансной частоте равен добротности регенерированного контура.

На рис. 5.6 приведены характеристики для нерегенерированного контура с затуханием и регенерированных с различными эквивалентными затуханиями В нелинейном режиме, т. е. при больших амплитудах величина в (5.20) оказывается соизмеримой с и ею пренебрегать нельзя. Коэффициент усиления регенератора на резонансной частоте описывается выражением

Он оказывается большим для меньших е. для входных сигналов с меньшей амплитудой Следовательно, регенератор. обладает лучшими чувствительностью и избирательностью для более слабых сигналов, что является его достоинством.

Зависимость от влияет и на форму частотной характеристики. Предположим, что при когда амплитуда наибольшая, а при (см. рис. 5.6). С увеличением расстройки сначала изменение происходит в соответствии с частотной характеристикой для некоторой расстройке уменьшается и его значение будет определяться по характеристике для при еще больших расстройках по характеристике для и т. д. В результате получается частотная характеристика для в большей степени приближающаяся к идеальной — прямоугольной, чем характеристика нерегенерированного контура.

Основным недостатком регенерации является уменьшение устойчивости работы усилителя. Так, если при использовать то коэффициент усиления Крез возрастает от 100 до 10 000. Однако теперь при уменьшении крутизны S (например, из-за изменения напряжения питания) всего на уменьшится до 5000, т. е. вдвое;

таком же увеличении е. усилитель превратится в генератор. С целью предотвращения такой неустойчивости используемые значения коэффициента регенерации обычно не превышают

Рис. 5.6

Рис. 5.7