Почему амплитуда колебаний генератора не совпадает с предельной амплитудой усиленного сигнала?

Question

[Станислав Тимошко]

Изучаю генераторы частот.
Собрал простую схему. Номиналы компонентов представлены на фото:

Краткое описание схемы:

Собран обычный усилитель на дифференциальной паре. В цепи эмиттеров R3 выполняет функцию генератора тока для задания рабочей точки обоих транзисторов. Делители на R1 и R2, R4 и R5 задают напряжение на R3.
В цепи коллектора второго транзистора стоит колебательный контур с резонансной частотой около 155 кГц для создания зависимости коэффициента усиления и сдвига фаз от частоты. На резонансной частоте сдвиг фаз нулевой. Выход усилителя через разделительные конденсаторы C4 и C1 подается на вход. На резонансной частоте устанавливаются колебания.
Номиналы R1 и R2 выбрал по 20к из-за того, что при замыкании цепи обратной связи при малых сопротивлениях этих резисторов немного изменяется частота генерации (получается, что C_2 контура включается параллельно с (C1 и С4 последовательно)).

Из-за того, что выход напрямую подается на вход (без ослабителей) логично ожидать, что амплитуда установившихся колебаний должна быть равна максимальной амплитуде сигнала, которую может обеспечить усилитель с разомкнутой петлей обратной связи (то есть, если подать какой-то сигнал на вход и снимать сигнал на выходе с разомкнутым ключом K1). Происходит почему-то не так.
Осциллограмма колебаний при замкнутой петле обратной связи:

С разомкнутой петлей и поданным сигналом с генератора амплитудой 1В:

На втором фото предельная амплитуда (то есть, если дальше увеличивать сигнал с генератора, то выходная амплитуда меняться не будет).

Пробовал изменять номиналы различных компонентов - изменение делителей не влияет на амплитуду колебаний, влияет только номинал R3: если его уменьшать, то увеличивается и амплитуда.
Кроме этого, может показаться, что последовательное соединение C4 и C1 совместно с (R1||R2) формирует делитель, но это не так (пробовал ставить другие емкости - изменений нет).

Вопрос: почему амплитуда генерации (около 0,8В) не совпадает с предельной амплитудой (~3В)? Где тут может быть зарыт делитель?
Кроме того, можно ли каким-то образом заранее вычислить амплитуду колебаний, не зная добротности контура?

Answer 1

[VT100]

Не указаны типы транзисторов.
Осциллограф всегда подключен в точке "Выход"?
При измерении в режиме "усилитель" - подключите к выходу резистор сопротивлением 10 кОм (~ входное сопротивление левого транзистора с цепями смещения) и померяйте усиление ещё раз. Очень хорошо будет - также измерить линейность усиления в зависимости от уровней сигналов (4-7 точек, в области больших сигналов - чаще). Просто по уровням или даже по искажениям, если осциллограф умеет.

Ставлю на то, что

контур шунтируется входным сопротивлением левого транзистора.

Comments

[Станислав Тимошко]

Ставка зашла :) После подключения резистора на 10к в режиме "усилитель" напряжение упало до 850мВ - ровно на тот уровень, на котором и наблюдаются колебания. Спасибо!

[Станислав Тимошко]

Транзисторы - s9014 npn. Не думаю, что здесь это принципиально.. Что касаемо линейности - по идее в любом случае на выходе будет синус, так как контур выделяет одну гармонику - 155кГц.

[VT100]

Если была бы нужда в спектральной чистоте сигнала, то работа в линейной области внесла бы свою лепту.