3.9.1. Генератор с контуром в цепи коллектора

Такой генератор (рис. 3.31, а) состоит из колебательного контура и транзисторного ключа.

В исходном состоянии транзистор насыщен и через него протекает ток IК. Проходя по катушке контура, он создает магнитное поле, в котором сосредоточивается энергия . Входной положительный импульс запирает транзистор, ток в нем прерывается и в катушке L индуктируется ЭДС (с полярностью, указанной на рис. 3.31, а вне скобок), которая стремится поддержать во внешней цепи ток прежнего направления. Так как транзистор заперт, то ток замыкается через конденсатор С и заряжает его, сообщая нижней обкладке отрицательный, а верхней – положительный заряды. При этом энергия магнитного поля катушки постепенно переходит в энергию электрического поля конденсатора WС. К моменту, когда ток в контуре становится равным нулю, конденсатор заряжается до максимального напряжения и вся энергия, накопленная ранее в магнитном поле катушки, сосредоточивается теперь в электрическом поле конденсатора:

После этого конденсатор начинает разряжаться на катушку, т.е. в контуре возникают свободные колебания.

Если параметры контура выбрать с таким расчетом, чтобы период этих колебаний  был много меньше длительности tИ входного импульса, то за время tИ можно получить много периодов колебаний.

Активное сопротивление в реальном контуре приводит к потерям энергии, т. е. затуханию колебаний (рис. 3.31, б).

По окончании положительного входного импульса транзистор насыщается и его небольшое сопротивление подключается параллельно контуру. При этом из контура быстро отбирается энергия, и колебания в нем резко затухают.

Заметим, что резистор RK (см. рис. 3.31, а) ограничивает ток насыщения транзистора, а конденсатор С1 соединяет по переменной составляющей верхнюю (по схеме на

рис. 3.31, а) точку контура с «землей», благодаря этому контур шунтируется только малым сопротивлением отпертого транзистора.

Определим некоторые характеристики сформированного синусоидального напряжения.

Пренебрегая затуханием в течение первой полуволны колебаний, определим начальную амплитуду напряжения на контуре:

где  – волновое сопротивление контура.

Уменьшение амплитуды колебаний происходит по экспоненциальному закону

где  – постоянная времени контура.

Так как верхняя обкладка конденсатора С соединена (по переменному току) с «землей», то первая полуволна выходного напряжения является отрицательной (см. рис. 3.31, б). При этом напряжение на коллекторе транзистора uК = - ЕК – Um0 может намного превысить напряжение источника, что должно учитываться при выборе транзистора и разделительного конденсатора СР по максимально допустимым напряжениям.

Пример 3.4. Определить начальную и конечную амплитуды напряжения на контуре (см. рис. 3.31, а) с параметрами L = 300 мкГн, С = 300 пф, r = 20 Ом, а также длительность запирающего входного импульса, обеспечивающего число колебаний п в серии не менее пяти. Ток через отпертый транзистор IК = 3 мА.

В соответствии с выражением (3.4) начальная амплитуда напряжения

Период колебаний в контуре

Необходимая длительность входного импульса

В соответствии с выражением (3.5) конечная амплитуда колебаний (n = 5)