РЕЛАКСАЦИОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ

(Из книги В.З.Фейгельса "Нелинейные системы в радиотехнике", МРБ124)

Под релаксационными понимаются такие колебания, которые имеют явно выявленную несинусоидальную форму. Источники релаксационных колебаний могут быть разбиты на два типа. В источниках первого типа (генераторах) колебания несинусоидальной формы генерируются непосредственно. Ко второму типу относятся генераторы, в которых синусоидальное напряжение преобразовывается в напряжение несинусоидальной формы. Последние называются также генераторами-преобразователями.

Колебания несинусоидальной формы чрезвычайно широко применяются в современных радиосхемах. Наибольшее распространение они получили в радиолокационной и телевизионной аппаратуре, где они служат для развертки временных процессов на экране электронно-лучевой трубки. Кроме того, они широко применяются в телемеханических системах для включения и выключения отдельных цепей в различные промежутки времени, в высокочастотных импульсных генераторах для управления посылкой импульсов и т. д.

relaxation oscillation

Рис. 1. Гидравлическая релаксационная система.

Сущность релаксационных колебаний легко поясняется на следующем механическом примере. Пусть имеем сосуд, который наполняется водой из источника малой мощности (рис. 1,а). Уровень воды в сосуде медленно повышается, и через некоторое время Т достигнет отметки а-а. В этот момент вступает в действие труба Б. Так как сечение её велико, то благодаря сифонному действию трубы Б сосуд начнет быстро опорожняться до тех пор, пока уровень воды не достигает отметки б-б. Это произойдет за некоторый промежуток времени t1, который значительно меньше времени наполнения сосуда. После этого сосуд снова начнёт наполняться, и процесс будет повторяться. На рис. 1,б этот процесс изображён графически. По оси ординат откладывается высота уровня воды в сосуде, а по оси абсцисс - время. График показывает, что в течение времени T сосуд медленно наполняется, что соответствует участку графика в-г. Затем вода из сосуда быстро выливается, что соответствует участку графика г-д. Далее процесс в точности повторяется.

Процесс релаксационных колебаний может быть подобным же образом разделён на два этапа. В первом этапе происходит накопление энергии, а во втором - её отдача.

Приведённый нами пример относится к нелинейной системе. В данном случае система характеризуется тем, что в течение времени Т она «заперта» и энергию во внешнюю цепь не отдаёт. Далее система «отпирается», и энергия отдаётся во внешнюю цепь.

BACKHOME