УДК 534.1

Основной целью исследования является разработка новой схемы графенового резонатора, построенного на принципе работы автогенератора. Одним из главных недостатков графенового резонатора при его использовании как детектора массы является его низкая добротность. Это затрудняет получение с достаточной точностью собственной частоты по резонансной кривой. Использование резонансных кривых со срывом при наличии нелинейных свойств колебательной системы позволяет улучшить точность определения собственной частоты, но при этом частота срыва может зависеть от амплитуды колебаний. В представленной работе предложена схема графенового резонатора, позволяющая устранить перечисленные недостатки. Графеновый резонатор предлагается включить в состав автогенератора. Важнейшим достоинством автоколебательного режима является самонастройка на резонансную частоту при медленном (в сравнении с периодом колебаний) изменении параметров колебательной системы. Автогенератор состоит из усилителя, колебательной системы в виде графенового резонатора и цепи положительной обратной связи. В состав цепи обратной связи входит датчик колебаний графенового слоя. В качестве сигнала, зависящего от колебаний графенового слоя, предлагается использовать ток перезарядки конденсатора, образованного графеновым слоем и проводящей подложкой. Поскольку при деформации графенового слоя емкость конденсатора изменяется, будет происходить его перезарядка при питании от источника постоянного электрического напряжения. Сигнал датчика подается на вход усилителя, выходной ток которого пропускается по графеновому слою. Графеновый слой помещен в магнитное поле, при пропускании по нему тока возникает сила, вызывающая деформацию графенового слоя. При соответствующем выборе направления магнитного поля и коэффициента усиления усилителя возможно возникновение раскачивающихся колебаний. Их размах ограничивается нелинейными свойствами усилителя. В работе представлена электромеханическая модель предлагаемого устройства, составлены уравнения движения в безразмерном виде. Проведен численный эксперимент, показывающий возможность возникновения установившихся колебаний с собственной частотой. Проведен анализ наличия предельных циклов в рассматриваемой системе. Показано, что предельный цикл может быть только один, причем он всегда устойчив. Предложенная схема резонатора может быть использована как детектор массы, сигналом наличия присоединенной массы является изменение частоты автоколебаний.