Структурна схема автоколивальної системи приведена на рисунку 1.

Рисунок 1 – Електрична структурна схема автоколивальної системи

Автоколивальна система складається з основних вузлів:

- джерела енергії, що звичайно має постійний напрямок, хімічне джерело струму (ХДС);

- коливальна система, що визначає частоту коливань (контур LС, в годинниках – балансир та інші);

-клапан-орган, що регулює надходження енергії від джерела в коливальну систему окремими порціями (лампа, транзистор підтримуючими коливаннями в системі);

- зворотний зв’язок, коливальна система через ланцюг зворотного зв’язку (трансформатор) керує роботою клапана, тобто моментами передачі енергії в коливальну систему.

Найпростішим методом формування синусоїдальних коливань є метод компенсації втрат в LС-коливальному контурі за допомогою підсилювача. На рисунку 2 показана структурна схема LС-генератора.

Рисунок 2 – Електрична структурна схема LС-генератора

Підсилювач підсилює вхідний сигнал в К разів. При цьому між вхідною U₁ і вихідною U₂ напругами підсилювача виникає паразитний фазовий зсув φ. До виходу підсилювача підключений навантажувальний опор R_Н та схема частотно-залежного зворотного зв’язку, що може являти собою наприклад, коливальний контур. При цьому напруга, використовувана для здійснення зворотного зв’язку, складає:

,

де β - фазовий зсув між напругами U₃ та U₂.

Для того, щоб визначити, чи буде схема з замкнутим зворотним зв’язком генерувати перемінну напругу, навантажимо вихід схеми зворотного зв’язку розімкнутого генератора на резистор з опором R_βК, що дорівнює вхідному опорові підсилювача та оцінимо величину вихідної напруги U₃ при подачі на вхід підсилювача перемінної напруги U₁. Умовою генерації замкнутої системи є рівність вихідної напруги схеми зворотного зв’язку та вхідної напруги підсилювача. Ця умова записується таким чином:

.

Коефіцієнт петлевого підсилення повинний, таким чином, дорівнювати:

.

З цього співвідношення випливають дві умови:

Умова балансу амплітуди:

Умова балансу фаз:

Умова балансу амплітуди полягає в тім, що схема генератора може збуджуватися тільки тоді, коли підсилювач компенсує втрати в схемі зворотного зв’язку. Умова балансу фаз означає, що коливання в замкнутій системі можуть виникати тільки тоді, коли фаза вихідної напруги схеми зворотного зв’язку і фаза вхідної напруги підсилювача збігаються.

Найпоширенішим генератором є автогенератор з трансформаторним зворотним зв’язком, запропонований Армстронгом. Схема генератора приведена на рисунку 3. Тут частота генерації визначається резонансною частотою рівнобіжного коливального контуру L2С2. Генеруємі коливання знімаються з вторинної обмотки L3 трансформатора. Обмотка L1, що також пов’язана з обмоткою L2, служить для встановлення зворотного зв’язку між вихідним коливальним контуром і вхідним ланцюгом бази транзистора.

Принцип роботи генератора полягає в наступному. При відмиканні транзистора і виникненні колекторного струму, що надходить у коливальний контур L2С2, в елементах останнього завжди виникнуть слабкі вільні коливання (флуктаційні коливання) і якщо ці перемінні складові збігаються по частоті з резонансною частотою коливальної системи, вони будуть виділятися в коливальному контурі. Коливання з резонансною частотою коливальної системи через обмотку зворотного зв’язку надходять на базу транзистора та ці коливання підсилюються. Таким чином, завдяки діям позитивного зворотного зв’язку і коливальних властивостей резонансного контуру в ньому за порівняно короткий час встановлюються безперервні коливання. Для збудження генератора необхідно, щоб обмотки L1 і L2 були правильно сфазовані. Конденсатор С3 замикає перемінну складову генеруємого струму через ланцюг емітера, розв’язуючи тим самим джерело електроживлення по високій частоті. Котушка L4 це високочастотний дросель, для захисту джерела електроживлення від високочастотних перемінних складових.

Рисунок 3 – Принципова схема генератора з трансформаторним зв’язком

Частота генерації визначається формулою:

,

де f_Р - резонансна частота коливального контуру, Гц;

L – індуктивність контуру, Г;

С – ємність контуру, Ф.