Этот раздел содержит расширенное обсуждение автогенераторов. Это может быть

Пропущено читателем со знанием этого предмета. С другой стороны, позже

В главах мы ссылаемся на модели, описанные в Разделе 2.4.2, так что может потребоваться

Чтобы вернуться к этому разделу позже.

2.4.1

Типичная самоподдерживающаяся система: внутренний контур обратной связи

Электронные генераторы являются традиционными объектами исследования синхроимпульсов.

Номены; кроме того, это было появление радиосвязи и электроники

Это стимулировало быстрое развитие исследований синхронизации. Здесь мы обсуждаем

система, состоящая из усилителя, динамика и микрофона (рис. 2.11). это

Общеизвестный эффект, заключающийся в том, что если микрофон приблизить к динамику,

В системе может возникнуть возбуждение, которое приведет к возникновению громкого звука определенной частоты.

Эта система содержит компоненты, присущие электронным генераторам: усилитель,

Колебательный контур, петля обратной связи и источник питания. Зарегистрирован какой-либо слабый шум

Микрофоном усиливается и передается динамиком, он возвращается на вход

Усилитель через микрофон и снова усиливается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока

Насыщение происходит из-за нелинейности усилителя.

Внутренний контур обратной связи и другие типичные компоненты самоподдерживающегося генератора колебаний.

Lator не всегда легко идентифицировать в конкретной системе; некоторые неразложимые

Физические подсистемы сочетают в себе функции, скажем, усилителя и генератора. Никогда-

Тем не менее механизмы автоколебаний универсальны и являются общими для таких

Выход

Усилитель звука

Вход

Оратор

Микрофон

Рисунок 2.11. Усилитель,

Динамик и микрофон

представляют собой самостоятельную

Осциллятор. Если микрофон

Близко к говорящему, т. е.

Обратная связь сильная

Хватит, то любой маленький

Возмущение может привести к

Нежелательное самовозбуждение.

Стр.63

2.4 Автогенераторы: дополнительные примеры и обсуждение

Год

Разнообразные системы, такие как электронные генераторы и клеточные биологические часы, которые генерируют

Циркадные ритмы. Теперь установлено, что эти часы основаны на петле обратной связи.

В котором гены часов ритмически экспрессируются, вызывая циклические уровни

рибонуклеиновая кислота (РНК) и белки [Andretic et al. 1999; Glossop et al. 1999; Мур

1999]. Обратная связь - обязательный элемент систем управления. Наличие

временная задержка в контуре управления часто приводит к возбуждению автоколебаний;

можно найти много интересных физиологических и биологических примеров в [Winfree

1980; Гласс и Макки 1988].

2.4.2

Осцилляторы релаксации

В этом разделе мы представляем особый класс самоподдерживающихся систем, известный с тех пор, как

ранние работы ван дер Поля [1926] как релаксационные осцилляторы. Существенная особенность

В этих системах есть наличие двух временных шкал: внутри каждого цикла есть интервалы

Медленного и быстрого движения. Поэтому форма колебаний очень далека от

Простая синусоида; скорее, он напоминает последовательность импульсов. 12

Начнем рассмотрение релаксационных осцилляторов с очень простого механического

модель [Пановко, Губанова, 1964], изображенная на рис. 2.12. Главный элемент

Система представляет собой сосуд, медленно наполняемый водой. Когда уровень воды достигает

Пороговое значение, емкость быстро опорожняется и начинается новый цикл; энергия

Насоса, обеспечивающего постоянную подачу воды, трансформируется в колебания

Уровня воды в сосуде. Поскольку в каждом цикле вода медленно накапливается

А затем почти мгновенно удаляются, такие системы часто называют интегрированными и запускаемыми.

Отметим, что иногда форма колебаний может быть изменена путем изменения параметров

Осциллятор, так что один и тот же генератор может быть релаксационным или квазилинейным, в зависимости, скажем, от

Сопротивление в цепи.

"стрельба"

Накопление

а)

(б)

Пороговый уровень

Пороговый уровень

Рисунок 2.12. Механическая модель релаксационного (запального) генератора. а)

Вода медленно наполняет сосуд, пока не будет достигнуто пороговое значение; эта часть

цикл можно обозначить как «интегрирование». (б) Вода вытекает через сифон и его

Уровень в сосуде быстро понижается: «срабатывает» осциллятор.

Стр.64

42

Основные понятия