II – BOB. ELEKTRON GENERATORLAR ISHLASHINING NAZARIY ASOSLARI

II – BOB. ELEKTRON GENERATORLAR ISHLASHINING NAZARIY ASOSLARI
2.1 Elektron generatorlar va ularning klasifikatsiyasi.
Elektron generatorlar – bu o‘zgarmas energiya tokini har xil amplituda, chastota, shakl va quvvatdan o‘zgaruvchan tok aylantirib beruvchi qurilmadir.
Elektron generatorlar ishlashini prinspial farq qiluvchi ikki turga bo‘linadi.
1. Majburiy tebranish generatori.
2. Avtotebranish generatori.
Majburiy tebranishlar generatori tashqi elektr ta’siri ostida tebranishlar yuzaga keladi. Avtotebranishlar rejimida esa tebranishlar tashqi o‘zgaruvchan kuchlanish bo‘lmaganda ham yuzaga keladi. Bunday qurilmalarni avtogeneratorlar yoki o‘z-o‘zida uyg‘onuvchi generatorlar ham deb yuritiladi. Generatsiyalanayotgan signalning shakliga ko‘ra generatorlar yana ikki turga bo‘linadi.
1. Garmonik tebranishlar – bu generatorlar amplitudasi sinus yoki kosinuslar qonuni bo‘yicha o‘zgaruvchan tebranishlarni ishlab chiqaradi.
2. Relaksatsion (implusli) generatorlar. Nosinusoidal shakldagi signallarni ishlab chiqaradi.
Umumiy holda sinusoidal tebranishlar generatori chastota spektrini aylantiruvchi jarayonni hosil qiluvchi qurilmadir, ya’ni o‘zgarmas tok energiya manbayini yuqori chastotali tebranishlar energiyasiga aylantiradi (2.1-rasm).
Generatsiyalanayotgan tebranishlarning chastotasiga bog‘liq holda generatorlar quyidagi turlarga bo‘linadi.
1. Past chastotali generatorlar. Bunday generatorlar chastotasi gacha bo‘lgan tebranishlarni generatsiyalaydi.
2. Yuqori chastotali generatorlar – chastota diapazoni .
3. O‘ta yuqori chastotali generatorlar – chastota diapazoni va undan yuqori.
Elektr tebranishlarning manbayi sifatida avtogeneratorlar radio uzatuvchi, radio qabul qiluvchi o‘lchov apparaturalari, elektron hisoblash mashinalari telimetrik qurilmalar va hokazolarda keng qo‘llaniladi.
2.2 Avtogeneratorlarning ishlash prinspi.
Avtotebranish yuzaga kelish mexanizmini quyidagicha izohlash mumkin. Avtogeneratorni tebranishlar tizimiga ulagan momentda o‘z-o‘zidan kam quvvatli erkin tebranishlar yuzaga keladi. Bu jarayon ta’minlash manbayini ulash, zanjirlarni qisqa ulanishni kuchaytiruvchi qurilmada tok va kuchlanishning sakrab o‘zgarishi va hokazolar sababli yuzaga keladi. Musbat teskari bog‘lanishning ta’sirida kuchaytirgich chiqishida yuzaga kelayotgan tebranishlar energiyasining bir qismi qaytadan kirishga beriladi. Tor sohali tebranishlar tizimining mavjudligi sababli barcha qayd etilgan jarayonlar bitta chastotada yuz beradi, qolgan chastotalarda esa keskin sunadi.
Avtogeneratorni ta’minlash manbayiga ulagandan so‘ng signalni kuchaytirish jarayoni chiziqli rejimda boshlanadi va tebranish aamplitudasini oshib borishi bilan kuchaytiruvchi element nochiziqli rejimda o‘tadi, shundan so‘ng avtogenerator chiqishidan tebranish amplitudasi tayinli qiymatni oladi va amaliy jihatdan o‘zgarmas bo‘lib qoladi kuchaytiruvchining o‘zgarmas tok manbayidan bir tebranish davrida olgan energiyasi shu vaqt ichida yuklanishda isrof qilingan energiyaga teng bo‘ladi, bunday holni avtogeneratorlarni statsionar ish rejimi deb yuritiladi.
2.3 Bipolyar tranzistorlardagi transformatorli avtogenerator.
LC Avtogeneratorning elektr prinsipial sxemasi turli xil bo‘lib, ularning barchasi quyidagi qismlardan tashkil topadi.
1.Tranzistor
2.LC tebranish konturi
3.Musbat teskari bog‘lanish zanjiri
4.Ta’minlash manbayi
Odatda LC avtogeneratorlar bir kaskadni kuchaytirgichlar asosida tuziladi. Bunda LC tebranish konturi kollektor zanjiriga musbat teskari bog‘lanish zanjiri esa bazaga ulanadi. Sxemadagi elementlarning qo‘llanilishi tranzistor bazasiga siljish kuchlanishini beruvchi kuchlanish bo‘ladi. - tranzistor tavsifnomasidagi ishchi nuqtani avtomatik siljituvchi va tranzistor termostabilizatsiya rejimini o‘rnatuvchi zanjir.
- parallel tebranish konturi
– musbat teskari bog‘lanish g‘altagi.
C-teskari bog‘lanish zanjiri bir uchini o‘zgaruvchan tok bo‘yicha umumiy shinaga ulovchi kondensator.
Avtogeneratorni ta’minlash manbayiga ulash vaqtida tebranish konturidagi elektr zaryadlarning tasodifiy tebranish tufayli tranzistorning kollektor zanjirida o‘zgaruvchan kollektor toki yuzaga keladi.
Transformaorda teskari bog‘lanish g‘altagi yordamida tranzistorning ishlash rejimi boshqariladi. g‘altak bilan induktiv bog‘langan sababli uning magnit maydoni bo‘ladi. O‘zgaruvchan tok L g‘altak orqali o‘tganda uning atrofida chastotasi o‘zgaruvchan magnit maydoni yuzaga keladi. Xuddi shunday chastotadagi o‘zgaruvchan tok g‘altagida induksiya elektr yurituvchi kuchni hosil qiladi. Bu induksiya elektr yurituvchi kuchi tranzistorning baza elektr zanjiriga beriladi va u transistor ochilib yopilishi vaqtida kollektor tokda pulsatsiya yuzaga keladi. Kollektor tokining o‘zgaruvchan tashkil etuvchisi tebranish konturida yuz berayotgan energiya yuqotilishini to‘ldirib turadi va o‘z navbatida bu teskari bog‘lanish g‘altagidagi kuchlanishning ortishiga sabab bo‘ladi va kollektor toki amplitudasi yanada oshishiga sabab bo‘ladi.
Kollektor toki o‘sish jarayoni cheksiz emas, ya’ni kuchaytirish tranzistor chiqish tavsifnomasining aktiv sohasida yuz beradi, kollektor tokining to‘yinish qismida esa o‘zgarmas bo‘ladi, ya’ni kuchaytirish bo‘lmaydi. Tebranish konturidagi tebranishlar amplitudasi esa konturning qarshiligi bilan yutilish va baza tokining oqimi bilan cheklangan bo‘ladi.
2.4 Avtogeneratorlar differensial tenglamasi.
Avtogeneratorlar ishlash jarayonini tahlil qilish uchun differensial tenglamasini yechish asosida olib boriladi. Dastlab LC konturdagi erkin tebranishni ko‘rib chiqamiz, chunki bu garmonik tebranishning generatoridagi asosiy element bo‘lib hisoblanadi. Ta’minlash manbayi kuchaytirgich teskari bog‘lanish zanjiri generator yordamchi elementi bo‘lib, ular yordamida tebranish konturida energiya yuqotishi kompensatsiyalanib turadi. Konturga qisqa vaqtda berilgan energiya uchun
(2.1)
Differensial tenglama bilan aniqlanuvchi erkin tebranish yuzaga keltiradi bunda r-g‘altakning va ulash simlarining qarshiligi t bo‘yicha differensiallash va L ga bo‘lish bilan tenglama quyidagi ko‘rinishni oladi.
(2.2)
(b-konturning yutilish koeffetsenti) belgilashni qabul qilish va ekanligini hisobga olgan holda oxirgi tenglamani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin.
(2.3)
Radio elektronikada qo‘llaniladigan tebranish konturida yuqotilishning kamchiligi e’tiborga oladigan bo‘lsak, oxirgi tenglamaning yechimi
(2.4)
Ko‘rinishda bo‘ladi. Bunda tebranish konturidagi boshlang‘ich amplitudasi bo‘lib, konturdagi to‘plangan energiyaga bog‘liq bo‘ladi. erkin tebranishlar chastotasi.Konturda yuzaga keladigan erkin tebranishlarning ko‘rinishi 2.3-rasmda tasvirlangan rasmdan ko‘rinadiki, tebranish konturida yuz beradigan tebranishlar (r qarshilik) yuqotishlarning mavjudligi tufayli so‘nuvchi bo‘ladi.
Maydonli tranzistorli tuzilgan transformatorlar generatorining differensial tenglamasini tuzamiz va bunda tebranishlar chastotasi yetarli darajada kichikligi sababli tranzistorli inersionlik xususiyatini va uning kirish qarshiligini hisobga olmaymiz.
Bu sxema uchun quyidagi tenglamalar sistemasi o‘rinli.
(2.5)
Ikkinchi tenglamadagi konturning sig‘im qismidagi tokni induktiv qismidagi tok bilan stok toki almashtirib va vaqt bo‘yicha differensiallangandan so‘ng avtogenerator tokining differensial tenglamasi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi.
(2.6)
Avtogeneratorda teskari bog‘lanish mavjud bo‘lganligi tufaylio‘zgaruvchgan kuchlanish mavjud bo‘ladi va u konturning unduktiv qismidagi tokning funksiyasi bo‘lib hisoblanadi.
(2.7)
Oxirgi ifodadagi ishorasi teskari bog‘lanish g‘altagi muvofiqlashgan holda ulangan yoki L kontur g‘altagiga qarama-qarshi ulangan ekanligini anglatadi M-g‘altakning o‘zaro induksiya koeffitsenti.
Agar stok toki zatvordagi kuchlanishga bog‘liq bo‘ladigan bo‘lsa.
(2.8)
holda (2.6) tenglama quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi.
(2.9)
Oxirgi ifodaning o‘ng tomonini o‘zgartiramiz
(2.10)
Oxirgi (2.10) ifodani (2.9) tenglamaga qo‘yib oddiy almashtirishlarni amalga oshiramiz va ni tashlab yuborib avtogeneratorning asosiy tenglamasini hosil qilamiz.
(2.11)
Bu ikkinchi tartibli nochiziqli tenglama bo‘lib, aniq yechimga ega emas, biroq uni taxminiy yechimini topish mumkin. Bu avtogeneratorning ishlashini tahlil qilish zarur.
2.5 Avtogeneratorlar differensial tenglamasining tahlili.
O‘z-o‘zidan uyg‘onish shartini aniqlashda qoidaga ko‘ra jarayonning boshlang‘ich stadiyasi bolan qiziqilad, chunki bunda avtogeneratordagi avtotebranishlar endi boshlangan. Ularning amplitudasi juda kichik va tranzistorning chiziqli element sifatida qarash mumkin. Kuchlanishning juda kichikligini hisobga olgan holda va transistor voltamper tavsifnomasining juda kichik qismida foydalangan holda tranzistorni chiziqli element sifatida hisobga olib (2.8) ifodani quyidagiko‘rinishda yozish mumkin
(2.12)
Bunda -tranzistor tavsifnomasining bikrligi.
Bu holda (2.9) tenglamaning o‘ng qismi quyidagi ko‘rinishni oladi.
(2.13)
va (2.11) tenglama chiziqli differensial tenglamaga aylanadi.
(2.14)
Belgilashni kiritib va ni hisobga olgan holda oxirgi tenglamani hosil qilamiz.
(2.16)
Bu oddiy tebranish konturidagi erkin tebranishlar (2.3) differensial tenglamasining analogik ko‘rinishidir.
Shunga ko‘ra (2.16) tenglamaning umumiy yechimi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi
Bunda avtogenerator konturidagi boshlang‘ich kuchlanish amplitudasi. Biroq dofferensial tenglama yechimidagi o‘rnida tebranish konturining L,C, r parametrlaridan tashqari avtogeneratorning parametrlari- tranzistor (S) va teskari bog‘lanish zanjiri (M) ni hisobga olgan kiritiladi. Bundan tashqari, agar tebranish konturida ning qiymati doimo musbat bo‘lsa, avtogeneratorda esa uning parametrlarga bog‘liq holda musbat yoki manfiy bo‘lishi mumkin. Bu esa o‘z navbatida avtogenerator differensial tenglamasning yechimi oddiy tebranish konturidagi erkin tebranishlar differensial tenglamasidan keskin farq qilishini ko‘rsatadi. Kiritilgan E.YU.K yo‘nalishini ni avtogenerator parametrlariga bog‘liq holda ning uchta qiymati olinadi va bular (2.16) tenglamaning prinsipial farq qiluvchi yechimlari sifatida tanlanadi.
Avtogeneratordagi tebranishlar bo‘lganda so‘nuvchi bo‘ladi.
Agar ixtiyoriy tashqi ta’sir ostida avtogeneratorda statik muvozanat holat o‘rnatiladigan bo‘lsa, bir qadar vaqt o‘tgandan so‘ng tebranishlar so‘nadi (2.5-a-rasm).
Bunday avtogeneratordagi jarayon oddiy tebranish konturidagi erkin tebranishlarga sifat jihatdan mos keladi.
Avtogeneratordagi tebranishlar bo‘lganda so‘nmas bo‘ladi (2.5-b-rasm).
Avtogeneratordagi tasodifiy yuz beradigan tebranishlar uzoq vaqt o‘zgarmas bo‘lib qoladi, biroq bunday generatorlar o‘z – o‘zidan uyg‘onmaydi.
Avtogeneratordagi tebranishlar bo‘ganda o‘suvchi bo‘ladi. Bu holat yanada qiziqarli bo‘ladi, chunki bu vaqtda avtogeneratordagi statik muvozanat holati turg‘un bo‘lmaydi va avtogeneratorda o‘z-o‘zidan uyg‘onish sharti bajariladi.
Shunday qilib yoki
avtogeneratorni o‘z-o‘zidan uyg‘onishining asosiy sharti bo‘lib hisoblanadi.
|