1.4 Синхронізація (захоплення частоти)
Як зазначалося в регенераторі при збудженому режимі мають місце два коливання: власне з частотою
Таким чином, можна вважати, що при невеликих розладах власні коливання у схемі регенератора зриваються і залишається тільки зовнішнє коливання. Правомірна та інше трактування: під впливом зовнішнього коливання частота власних коливань змінюється і стає рівною частоті зовнішнього коливання: відбувається захоплення частоти .
Рисунок 10 – Залежність частоти биття від резонансної частоти контуру для слабких сигналів (ява захоплення відсутня)
Рисунок 11 – Залежність частоти биття від резонансної частоти контуру для сильних сигналів (за наявності явища захоплення).
На основі квазілінійної теорії процес захоплення або, іншими словами, процес синхронізації можна подати наступним чином. За зміни частоти зовнішнього коливання амплітуда напруги на затворі транзистора (рисунок 3) змінюється завдяки вибірковим властивостям контуру. У міру наближення частоти до резонансної частоти 0 амплітуда напруги Uз збільшується. Крім зовнішньої напруги, у схемі діє напруга власних коливань із частотою ω0і амплітудою Uст, яка визначається рівнянням стаціонарності. Середня крутість Scp характеристики є функцією амплітуди напруги на затворі транзистора і зменшується зі зростанням амплітуди. Так як у міру наближення ω до 0 амплітуда напруги на затворі транзистора, збільшується, то середня крутість характеристики зменшується, що і викликає зрив генерації. Смуга частот, у межах якої немає генерації (смуга синхронізації), визначається амплітудою зовнішнього сигналу. Зовнішній сигнал може настільки зменшити коефіцієнт посилення транзистора, що припиняється генерація.
Дане явище можна розглянути з погляду перехідних процесів, які у регенераторі: власні коливання під впливом зовнішнього впливу не зриваються, а відбуваються з іншою частотою – з частотою коливань зовнішнього електромагнітного поля.
Коливання у схемі генератора виникають і існують на частоті, за якої виконуються умови балансу амплітуд та фаз. Зазвичай умови балансу амплітуд справедливі багатьом частот, а умови балансу фаз – однієї частоти. Оскільки генеровані коливання виникають з флуктуаційних шумів, мають суцільний спектр, можна вважати, що у схемі генератора створюються кращі умови зростання коливань певної частоти, тобто. втрати енергії таких коливань ланцюга зворотного зв'язку компенсуються ефективніше, ніж коливання інших частот.
Така справа, коли немає зовнішніх коливань. Зовнішні коливання можуть створити умови зростання коливань інший частоти. У цьому випадку схема генеруватиме коливання нової частоти. Це можливо, якщо по ланцюгу зворотного зв'язку зовнішні коливання компенсуватимуть втрати енергії більшою мірою, ніж власні. Тому перехід на іншу частоту генерації відбувається тільки в томуу випадку, коли частота ω близька до ω0, тобто коли амплітуда зовнішнього коливання досить велика.
Смугу синхронізації (смугу захоплення) можна приблизно визначити виходячи з того, що генеровані коливання в схемі не можуть існувати, якщо середня крутість характеристики транзистора менше того значення, при якому забезпечується стаціонарний режим. В області малих розладів сильний сигнал U може створити на затворі транзистора напругу U * з, достатню виконання нерівності . І тут у схемі залишаться лише вимушені коливання частоти зовнішнього впливу.
На межах смуги захоплення ця нерівність перетворюється на рівність і
Видно, що смуга захоплення тим ширше, чим вище частота і чим більше амплітуда сигналу, що приходить в порівнянні з тим значенням напруги на затворі транзистора, при якому середня крутість характеристики не забезпечує генерації.
Явище синхронізації широко використовується для різних додатків, в яких необхідно забезпечити синхронну роботу генераторів між собою та з одним генератором, що задає.