LCC автогенератор на биполярном транзисторе, Вопрос по регулировке амплитуды Опции

[asc2000]

Здравствуйте, уважаемые форумчане!
Помогите разобраться с работой автогенератора.
Схема приведена на рисунке. Когда величина R3 минимальна, то амплитуда выходного синусоидального сигнала Uout максимальна. При увеличении R3 амплитуда Uout уменьшается и при некотором значении R3 генерация срывается.

Вопрос: чем (какими параметрами схемы) определяется амплитуда колебаний при любом конкретном значении R3? Почему амплитуда имеет именно такое значение (а не больше или меньше)?
Интересует физика происходящих процессов.

[Abell]

Тема, смотрю, и без моего участия разрастается, а истины все нет
Что ж, подкину в общую копилку, для обсуждения Надо же прийти к однозначному результату, правильно?
Извиняюсь, пишу и рисую по памяти, без книг и интернета. Книг под рукой нет, а интернет имеет склонность врать
asc2000, вот примерно так все в генераторе взаимосвязано:

При одинаковых конденсаторах на частоте резонанса при идеальной добротности - амплитуда на контуре (Out) будет ровно в два раза больше, чем в точке соединения конденсаторов. Соотношение емкости определяет коэффициент трансформации.
Добротность не идеальна, в контуре есть потери, а так же входное сопротивление каскада (R1).
От добротности зависит эквивалентное сопротивление контура. На частоте резонанса индуктивное и емкостное сопротивление контура равны.
Входное сопротивление каскада для схемы повторителя зависит от сопротивления его нагрузки и коэффициента передачи по току транзистора.
R2 на этой схеме соответствует R3 на Вашей, R3 соответствует R5, они тоже влияют на добротность.
Какая амплитуда будет в точке соединения конденсаторов, определяется соотношением R2 и приведенного сопротивления контура с учетом коэффициента трансформации на частоте резонанса.
Для нормальной работы генератора значения всех паразитных элементов схемы должны очень сильно отличаться от основных, другими словами - оказывать как можно меньшее влияние.

P.S. Собственно по интересующей Вас задаче (не теории генератора) есть некоторые вопросы, цитирую:
"схему генератора, который является частью устройства, работающего по принципу индуктивного датчика приближения.
Генератор работает в режиме близком к срыву генерации."
Во-первых - не совсем понятно, на что должна реагировать индуктивность в Вашем устройстве, на металлические предметы? Или все же датчиком является емкость?
Во-вторых - применять такие схемы в серийных устройствах я бы не стал, ибо имеет место быть как тщательная регулировка + девиация параметров компонентов при производстве, так и уход параметров + влияние среды при эксплуатации. Это насчет срыва генерации. Имхо, лучше бы срыв не использовать.

P.P.S. При решении подобной задачи, хоть и не в серийном устройстве, я применял кварцевый генератор, усилительный каскад и резонансный контур, в который входил емкостной сенсор. Модулированный сигнал с контура детектировался, сравнивался с сигналом генератора, результат обрабатывался далее.

[asc2000]

Во-первых - не совсем понятно, на что должна реагировать индуктивность в Вашем устройстве, на металлические предметы? Или все же датчиком является емкость?
... Имхо, лучше бы срыв не использовать.

Индуктивность реагирует на приближение металлического предмета.
Устройство использует не сам срыв, а просто работает недалеко от области срыва.

господе вместо спора поглядите http://padabum.com/d.php?id=3495 Гоноровский рцс глава 9, условие стационарных колебаний, почти ваша схема на стр 280.

Спасибо за ссылку,изучаю.

asc2000, для обеспечения надежного срабатывания датчика Вам надо настраивать амплитуду колебаний как можно ближе к порогу срыва генерации ...

Т.е. при этом возрастает чувствительность. На практике так и происходит, но как это объяснить теоретически?

... хотя при этом возрастает вероятность ложной тревоги (радиолокационный термин).

При этом амплитуда генератора становится нестабильной (хаотически меняется в пределах примерно 1% - вроде бы немного, но резко возрастает частота ложных срабатываний). Интуитивно это и понятно, но все же возникает вопрос - а нельзя ли как-то улучшить стабильность сигнала в области, близкой к срыву?

... если увеличивать амплитуду входного сигнала ЭП (от внешнего генератора), амплитуда на выходе тоже растет, но растет непропорционально, и таким образом получается, что чем больше амплитуда входного сигнала, тем меньше Кэп . Так вот амплитуда нарастает и одновременно несколько уменьшается этот самый Кэп. А это неиэбежно влечет за собой уменьшение общего Кп (Катт и Кр стабильны и неизменны). И в тот момент, когда Кп уменьшается до значения =1, рост амплитуды прекращается и амплитуда поддерживается неизменной на достигнутом уровне. Если аттенюатором R3 приоткрыть приток энергии в контур, Кп при этом несколько увеличится, тем самым увеличится амплитуда колебаний, но она опять не будет увеличиваться бесконечно (до ограничения) а лишь до того момента, когда опять станет Кп=1.

Спасибо! Кажется, наконец-то начинает проясняться!

А если нормально сделать AGC, то датчик запустится всегда, от внешней среды будет зависеть только уровень сигнала AGC. И можно подстроить порог к этому (весьма медленно изменяющемуся) уровню и плясать от него. Тогда чувствительность только вырастет, а если возможности подстройки нет - то, как минимум, не снизится.

Я имел ввиду проблему с устойчивостью, которая, насколько мне известно, существует практически во всех системах автоматического регулирования. При решении этой проблемы может возрасти инерционность и сильно увеличится время выхода на рабочий режим после включения.

[Proffessor]

Т.е. при этом возрастает чувствительность. На практике так и происходит, но как это объяснить теоретически?

При этом амплитуда генератора становится нестабильной (хаотически меняется в пределах примерно 1% - вроде бы немного, но резко возрастает частота ложных срабатываний). Интуитивно это и понятно, но все же возникает вопрос - а нельзя ли как-то улучшить стабильность сигнала в области, близкой к срыву?

Ближе к порогу срыва уменьшается запас малосигнального петлевого усиления и уменьшается соответственно тот запас добротности контура, при котором поддерживается автоколебательный процесс. В общем объяснить более внятно без дифференциальных уравнений никак.
Возможно улучшить стабильность работы вблизи порога срыва поможет:
1)дополнительная неглубокая отрицательная обратная связь (например дополнительной катушкой обратной связи в цепи коллектора, слабо связанной с катушкой контура)
2)дополнительная инерционная схема стабилизации амплитуды (на термисторах, лампочках накаливания, интегрирующих детекторах)
Пробуйте.

Сообщение отредактировал Proffessor - Nov 3 2013, 07:43