Это генераторы, создающие колебание с высоким содержанием гармоник на принципе ПОС, действующей в широкой полосе частот. В генераторах синусоидальных колебаний ОС имеет избирательный характер, зависящий от резонансного контура. Чем больше добротность контура (т. е. чем уже его полоса), тем форма синусоидального колебания ближе к идеальной (содержит меньше гармоник).

Резонансная частота контура (обычно типа LC) определяет частоту колебаний синусоидального генератора. В релаксационных генераторах, работающих далеко от границы возникновения колебаний в контуре, частота определяется временем заряда и разряда конденсатора в RС-цепи. Самым простым типом релаксационного генератора является блокинг-генератор.

Блокинг-генератор «происходит» от генератора с индуктивной ОС. Сильная ПОС между входом и выходом в однокаскадной схеме осуществляется путем применения трансформатора, переворачивающего фазу на 180.

На рис. 10.20 представлена ламповая схема блокинг-генератора.

Схема работает следующим образом. После подачи напряжения питания начинает протекать анодный ток. Скачок напряжения в момент включения передается во вторичную обмотку и вызывает «возбуждение» сетки в направлении открывания. Это вызывает дальнейший рост анодного тока до того момента, пока не появится сеточный ток. После этого происходит падение анодного тока и вызванное этим падение напряжения на сетке, приводящее к запиранию лампы. Во время протекания сеточного тока происходит зарядка конденсатора С, который затем разряжается через R до уровня, соответствующего напряжению открывания лампы, при котором лампа снова начинает пропускать анодный ток, и процесс повторяется снова. Изменение напряжения на аноде и сетке лампы представлено на рис. 10.20, а.

Рис. 10.20. Схемы блокинг генератора на лампе (а) и транзисторе (б)

Транзисторная схема блокинг-генератора показана на рис. 10.20, б. Работа схемы происходит почти так же, как и в ламповом варианте. Большой ток базы вызывает зарядку конденсатора С, разряжающегося затем в период запирания транзистора до уровня, при котором транзистор начинает снова проводить. Время открытого состояния транзистора зависит главным образом от трансформатора. Время запирания — от постоянной времени RС-цепи базы. Следовательно, в данном генераторе частота повторения импульсов определяется постоянной времени RC, которую можно регулировать, например, с помощью потенциометра.

Нестабильным генератором является любой генератор, не имеющий устойчивого состояния. После каждого переброса в генераторе возникают самопроизвольно (без внешнего воздействия) такие изменения, которые вызывают новый переброс, в свою очередь вызывающий следующий переброс, и т. д. Нестабильный генератор часто называют автогенератором. Таким нестабильным генератором является рассмотренный выше блокинг-генератор. Существуют также и другие типы нестабильных генераторов.

Мультивибратор — это релаксационный генератор, состоящий из двух каскадов RС-усилителей. Второй каскад переворачивает фазу колебания, подводимого снова к первому каскаду. Таким образом создается ПОС без использования трансформатора, как это имеет место в случае блокинг-генератора.

На рис. 10.21 изображен автоколебательный мультивибратор по крестообразной схеме, т. е. анод первого каскада связан с сеткой второго каскада, а анод второго каскада — с сеткой первого каскада.

Рис. 10.21. Схема лампового мультивибратора и формы напряжения на электродах

Вторая связь является ПОС. Поскольку «идеальной» симметрии обоих плеч цепи не бывает, положим, что в начальный момент лампа Л₁ закрыта и на конденсаторе С₁ имеется большой отрицательный заряд. На ее аноде действует в этом случае полное напряжение питания. В это время лампа Л₂ отперта. Такое состояние не может сохраняться долго, так как конденсатор С₁ разряжается через R_C1, в результате лампа Л₁ начинает проводить. При этом напряжение на аноде лампы Л₁ уменьшается, возникает увеличение отрицательного напряжения на сетке лампы Л₂ и рост напряжения на аноде лампы Л₂ и в результате увеличение напряжения на сетке лампы Л₁. Поэтому ток лампы Л₁ еще больше возрастает, а ток лампы Л₂ убывает. В конце концов лампа Л₂ запирается. С этого момента напряжение на сетке лампы Л₁ быстро убывает, а на сетке лампы Л₂ увеличивается. Когда оно достигает напряжения отсечки, лампа Л₂ отпирается, а лампа Л₁ переходит в состояние запирания, и весь процесс повторяется снова.

Автоколебательный мультивибратор на транзисторе по схеме со связью «крест-накрест» изображен на рис 10.22. Схема работает таким же образом, как и с лампами. Однако следует подчеркнуть, что из-за явлений, происходящих в полупроводнике, и их инерционности форма получаемых колебаний несколько отличается от формы колебаний в ламповой схеме. В рассматриваемой схеме транзистор работает в режиме переключения из состояния непроводимости в состояние насыщения либо наоборот. Подобная работа транзистора обсуждалась в гл. 4.

Рис. 10.22. Схема транзисторного мультивибратора

На рис. 10.23 изображена схема мультивибратора на лампах с катодной связью.

Рис. 10.23. Схема мультивибратора с катодной связью

Связь между анодом лампы Л₁ и сеткой лампы Л₂ такая же, как у мультивибратора со связью «крест-накрест». Однако ПОС с лампы Л₂ на Л₁ осуществляется с помощью общего катодного резистора R_к. Он одновременно устанавливает смещение па сетках обеих ламп.

Работа схемы происходит следующим образом. Предположим, что в момент включения (начальный момент) проводит лампа Л₂. Через некоторое время начинает отпираться лампа Л₁. Напряжение на ее аноде убывает, что вызывает падение напряжения на сетке лампы Л₂, которая запирается. В дальнейшем проводит лампа Л₁. Когда конденсатор связи разрядится настолько, что напряжение на сетке лампы Л₁ возрастет выше напряжения отсечки (напряжения запирания), лампа Л₂ начинает проводить ток. При этом увеличиваются протекающий через резистор R_к ток и падение напряжения на этом резисторе, увеличивается отрицательное напряжение на сетке лампы Л₁ и уменьшается ток лампы. Это приводит к увеличению напряжения на аноде лампы Л₁ передаваемого через конденсатор на сетку лампы Л₂. В результате возрастает анодный ток лампы, что приводит лампу Л₁ в состояние запирания. Таким образом, произошел возврат к начальному состоянию, после чего весь процесс повторяется снова.