Поскольку в задании стоит задача разработки генератора Колпитца, поэтому далее будут рассмотрены схемотехнические решения LC-генераторов с емкостным делителем, выполненных по схеме емкостной трехточки. Принципиальная схема одного из вариантов генератора с емкостным делителем в цепи положительной обратной связи приведена на рис. 2.
Рисунок 2 — Принципиальная схема генератора с емкостным
Колпитца делителем
В рассматриваемой конструкции транзистор VТ1 по постоянному току включен по схеме с общим эмиттером. При этом положение рабочей точки транзистора определяется величиной сопротивления резистора R1. По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой, поскольку по высокой частоте его база заземлена через конденсатор С1.
Высокочастотные колебания возникают в колебательном контуре, включенном между коллектором и базой транзистора. Резонансный контур, образованный конденсаторами С2, С3, С4 и катушкой L1, включен на выходе активного элемента, то есть в коллекторной цепи транзистора VТ1. Снимаемое с емкостного делителя, образованного конденсаторами С3 и С4, напряжение подается во входную цепь активного элемента, а именно на эмиттер транзистора VТ1, в результате чего каскад оказывается охваченным положительной обратной связью. Величина указанного напряжения, и, соответственно глубина обратной связи, определяется соотношением величин емкостей конденсаторов С3 и С4.
Как и в других схемотехнических решениях подобных высокочастотных LC-генераторов, в данной схеме коллектор транзистора VT1 подключен непосредственно к нижнему по схеме выводу катушки L1. В этом случае глубина положительной обратной связи определяется лишь соотношением величин емкостей конденсаторов С3 и С4. Однако часто коллектор транзистора подключается к отводу от соответствующего витка катушки L1. В этом случае глубина связи цепи ПОС с выхода активного элемента на его вход зависит и от выбора витка катушки, к которому подключается коллектор транзистора VT1.
Настройка контура при регулировке частоты генерируемых колебаний осуществляется преимущественно изменением индуктивности катушки L1 и конденсатора С2, поскольку изменение емкостей конденсаторов С3 и С4 приведет к изменению параметров цепи обратной связи. Помимо этого, изменение индуктивности катушки при увеличении частоты колебаний повышает добротность резонансного контура. Затухание колебаний в резонансном контуре, инициированное высоким выходным сопротивлением транзистора VТ1, весьма незначительно.
Как уже отмечалось, зависимость стабильности частоты генерируемых колебаний от положения рабочей точки транзистора минимальна при его включении по переменному току по схеме с общей базой. Коллекторный ток мало зависит от напряжения между коллектором и базой транзистора. В данном случае транзистор работает в режиме практически со 100% обратной связью, поэтому коэффициент усиления каскада по току почти равен единице. Это означает, что коллекторный ток почти равен току эмиттера, однако протекает в противоположном направлении. Помимо этого, в активном элементе ВЧ-генератора, выполненном на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, не происходит поворот фазы выходного напряжения по отношению к входному напряжению. К тому же входное сопротивление такого каскада сравнительно мало и составляет обычно единицы или десятки ом, в то же время его выходное сопротивление на несколько порядков выше.
Принципиальная схема еще одного варианта генератора емкостным делителем приведена на рис.3. Ее главное отличие от рассмотренного ранее схемотехнического решения заключается в ином подключении конденсатора С1, а также в изменении схемотехнического решения емкостного делителя в цепи обратной связи.
