Схема автогенератора на транзисторе: Схемы автогенераторов | Основы электроакустики

Содержание

Схемы автогенераторов | Основы электроакустики

Схемы автогенераторов  Кроме рассмотренных ранее схем с трансформаторной связью широко распространены трехточечные схемы с индуктивной авто­трансформаторной и емкостной ОС, в которых колебательный контур подключается к электродам транзисто­ра (по переменному току высокой частоты) тремя точками Э, Б, отвод Э от контурной катушки подключен к эмит­теру через малое внутреннее сопротивление источника Ек), а также схемы RС-генераторов. Элементы контура к электродам транзисто­ра должны подключаться так, чтобы выполнялось фазовое условие самовозбуждения генератора. В автотрансформаторной схеме с индуктивной ОС) напряжение ОС снимается с части витков Lc контурной ка­тушки LK, которые заключены между эмиттером и базой транзис­тора, и через конденсатор С1 подается на его базу. Мгновенные зна­чения напряжений на катушках Lc и LK относительно средней точки противоположны (сдвинуты по фазе на 180°) и усилительный каскад дополнительно сдвигает фазу на 180°, в результате чего в схеме ус­танавливается положительная ОС и обеспечивается баланс фаз.
Ам­плитудное условие самовозбуждения удовлетворяется подбором ве­личины ОС (числа витков катушки связи). В схеме с емкостной резонансный колебатель­ный контур образован конденсаторами Cl, C2 и катушкой LK. На­пряжение ОС снимается с конденсатора С2. Фазовое условие само­возбуждения в схеме удовлетворяется, поскольку мгновенные зна­чения напряжения на конденсаторах противоположны. Условие баланса амплитуд обеспечивается выбором емкости конденсатора С2. При ее увеличении ОС уменьшается. Настройку контура генератора удобно производить конденсатором переменной емкости СК| включаемым параллельно катушке контура. При включении конденсатора СЗ в контур последовательно с катушкой LK обеспечивается повы­шение стабильности частоты генератора при изменениях температу­ры и напряжения источника питания. Рабочий режим транзистора по постоянному току и его термостабилизация устанавливаются в приведенных схемах с помощью делителя R1R2 и резистора R3. 

RC-генераторы формируют гармонические колебания низких частот. На низких частотах затруднительно использование частотно-избирательных LC-цепей вследствие значительного увеличения размеров элементов контура, снижения его добротности, невозможности плавной перестройки контура в широком диапазоне частот. Поэтому для генераторов низких частот применяют частотно-избирательные (фазирующие) RС-цепи. Структурная схема генератора  с частотно-избира­тельной ЯС-цепью содержит широкополосный усилитель ШУ и фа­зирующую цепь частотно-избирательной обратной связи ЦОС. В ка­честве фазирующей цепи используют, одно- или многозвенные ЯС-фильтры, обеспечивающие требуемый фазовый сДвиг на частоте генерируемых колебаний. Чтобы чаетота колебаний в генераторе в основном определялась параметрами звеньев фазирующей цепи, а их амплитуда оставалась стабильной в заданном диапазоне частот, усилитель должен иметь большой коэффициент усиления по току и обладать высоким входным и относительно малым выходным со­противлениями.

Схема RС-генератора с трехзвенной фазирующей RС-цепью. Напряжение на выходе резисторного усилителя сдвинуто по фазе на 180° относительно напряжения на входе. Чтобы получить положительную *ОС в генераторе, трехзвенная фазирующая цепь должна обеспечивать дополнительный фазовый сдвиг сигнала на 180°. Фазирующая цепь вызывает затухание сигнала, поэтому для выполнения условия баланса амплитуд в схеме используют транзистор с относительно большим коэффициентом передачи тока (А21э>45).

Схема RС-генератора с Г-образной фазирующей цепью показана на рис. 105, в. Генератор представляет собой двухкаскадный широкополосный резисторный усилитель с положительной ОС. Каждый из резисторных каскадов изменяет фазу колебании на 180°, поэтому баланс фаз в схеме обеспечивается автоматически. Чтобы генератор работал на одной частоте, условие баланса фаз должно выполняться лишь на рабочей частоте генератора. Для выполнения этого условия в цепь ОС включена фазирующая Г-образная цепь с последовательно соединенными элементами C1R1 и параллельно соединенными C2R2.

Цепь C1R1 создает положительный фазовый сдвиг, a C2R2 — отри­цательный. На определенной частоте фазовый сдвиг сигнала будет скомпенсирован (окажется равным нулю). На этой частоте и будет осуществляться баланс фаз, т.е. наступит самовозбуждение генера­тора. Частота генератора to = 1/\/C1RlC2R2 , а при R1=R2=R и С1=С2=С, w=1/RС. Коэффициент передачи фазосдвигающей цепи , а при R1=R2=R и С1=С2=С ­Kос=1/3. Очевидно, условие баланса амплитуд в схеме выполняется лишь при коэффициенте усиления двухкаскадного усилителя K>3. Свойства фазосдвигающей цепи реализуются при высоком вход-ном сопротивлении первого каскада и малом выходном сопротивлении второго каскада. Для этой цели первый каскад выполняют на полевом транзисторе. Для стабилизации амплитуды колебаний в генератор введена ООС на нелинейных элементах (терморезисторах, лампах накаливания), сопротивление которых зависит от проходящего тока. Регулирование рабочей частоты осуществляется изменением параметров двух элементов фазирующей цепи, поэтому в схеме используют сдвоенные переменные резисторы или сдвоенные конденсаторы переменной емкости.

LC-автогенераторы | conture.by

Двухточечный LC-автогенератор с трансформаторной обратной связью

Принципиальная электрическая схема этого генератора представлена на рисунке 11.

Рисунок 11 — Принципиальная электрическая схема LC автогенератора с трансформаторной обратной связью

В этом генераторе в качестве усилительного элемента используется транзистор VT1 включенный по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой транзистора является параллельный колебательный контур L2 C2. Этот контур используется как колебательная система, с помощью которой формируются колебания, и как избирательная цепь, от которой зависит частота и форма колебаний. Катушки индуктивности L1 и L2 образуют высокочастотный трансформатор. Кроме того катушка L1 является элементом обратной связи, с помощью которого колебания подаются на базу транзистора. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. С его помощью на транзистор подается напряжение смещения U

0, которым задается положение рабочей точки на вольт-амперной характеристике.
Резистор R3 является температурной стабилизацией транзистора. Также R3 с конденсатором C4 образуют цепь автоматического смещения, которая осуществляет перевод генератора из мягкого режима самовозбуждения в жесткий. Конденсаторы С1 и С3 являются разделительными, и отделяют постоянную составляющую тока питания от переменной составляющей колебания. Электропитание генератора осуществляется от источника Ек.

Принцип действия генератора заключается в следующем. При включении источника питания Ек происходит заряд конденсатора C2, который затем разряжается на L2. Таким образом, в контуре появляются колебания. Эти колебания, за счет ЭДС взаимоиндукции, возбуждают переменное напряжение в катушке L1, которое вместе с напряжением смещения U

0 поступает на базу транзистора. За счет усилительных свойств возникшие колебания нарастают. По мере нарастания амплитуды колебаний возрастает ток базы транзистора. Постоянная составляющая этого тока создает падение напряжения на R3 (переменная составляющая этого тока проходит через конденсатор С4). В результате этого, напряжение смещение, подаваемое на транзистор, уменьшается. Уменьшение U0 приводит к смещению рабочей точки вниз по характеристике, и генератор переходит в жесткий режим самовозбуждения. Колебания возрастают до значения точки устойчивого равновесия, и затем генератор переходит в стационарный режим работы.

Условие баланса амплитуд выполняется за счет усилительных свойств транзистора. Условие баланса фаз выполняется за счет транзистора включенного по схеме с общим эмиттером (осуществляет сдвиг фазы на 180°) и катушек индуктивности L1 и L2 (при подобном включении, каждая катушка  сдвигает фазу на 90°).

Частота колебаний вырабатываемых данным автогенератором определяется выражением

wг=l(sqlrt(L2С2))                                                                                              (15)

Амплитуда генерируемых колебаний определяется выражением

Umвых=Im1?wг?L2                                                                             (16)

Коэффициент обратной связи определяется выражением

Кос=М/L2                                                                                       (17)

где М — взаимная индуктивность между катушками L1 и L2.

Условия самовозбуждения генератора определяются неравенством

М(sqrt(L2C2? QSдиф))>1                                                                                                  (18)

где Q — добротность колебательного контура;

Sдиф — дифференциальная крутизна вольт-амперной характеристики усилительного элемента.

Трехточечные автогенераторы

Как отмечалось выше трехточечным автогенератором является генератор, в котором колебательный контур подключается к усилительному элементу тремя точками. В этих генераторах используются колебательные контуры второго и  третьего рода. Чтобы определить местоположение элементов колебательной системы таких генераторов рассмотрим обобщенную трехточечную схему. В этой схеме (рисунок 12) элементы колебательной системы заменим реактивными сопротивлениями XКБ, XБЭ, XКЭ (активными сопротивлениями можно пренебречь). Индексы обозначают точки подключения этих элементов к транзистору.

Элементы колебательной системы могут быть конденсаторами, катушками индуктивности или более сложными электрическими цепями. В такой схеме автогенератора колебания могут возникнуть на частоте генерации fг при выполнении условия резонанса

XКБ+XБЭ+XКЭ=0                                                                            (19)

Рисунок 12 — Обобщенная трухточечная схема автогенератора

Следовательно, один из элементов должен иметь противоположный знак по отношению к двум другим элементам. Определить знаки элементов можно исходя из коэффициента обратной связи

Кос= XБЭ/XКЭ                                                                                 (20)

Согласно уравнению автогенератора коэффициент обратной связи должен быть положительным. Следовательно элементы XБЭ, XКЭ должны иметь одинаковый знак, а элемент XКБ должен иметь противоположный знак. В соответствии с вышеизложенным можно составить два варианта трехточечных схем: емкостную (рисунок 13, а) и индуктивную (рисунок 13, б).

Рисунок 13 — Упрощенные трёхточечные схемы автогенераторов

Одним из генераторов, эквивалентным трехточечной индуктивной схеме, является LC автогенератор с автотрансформаторной связью. Принципиальная электрическая схема этого генератора приведена на рисунке 14.

Рисунок 14 — Принципиальная электрическая схема LC-автогенератора с автотрансформаторной обратной связью

В этом генераторе используется колебательный контур второго рода L1 C4. Колебательный контур подключается к транзистору VT1 через блокировочные конденсаторы большой емкости С2 С3 и разделительный конденсатор С1. Начальное смещение рабочей точки задается делителем напряжения R1 R2. Перевод генератора из мягкого режима самовозбуждения в жесткий осуществляется цепью автоматического смещения R3 C3. Элементы С2 R4 выполняют функции фильтра цепи питания, который предотвращает влияние высокочастотных колебаний на источник постоянного тока Ек.

Конденсатор С5 является разделительным конденсатором, он предотвращает поступление постоянной составляющей тока питания в нагрузку. Элементом обратной связи является часть витков катушки L1 включенная между базой и коллектором транзистора. Колебательный контур образован индуктивной ветвью (часть витков катушки L1 включенная между коллектором и эмиттером) и емкостной ветвью (конденсатор С4 и часть витков катушки L1 включенная между базой и эмиттером транзистора). Т. к. токи в этих ветвях в любой момент времени противофазны, то  баланс фаз будет соблюден (транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, также дает сдвиг фазы 180°).

Частота колебаний генератора с автотрансформаторной связью определяется выражением

wг= l(sqrt( L1 C4)                                                                                                   (21)

Коэффициент обратной связи для этого генератора определяется выражением

Кос=Lбэ/Lкэ                                                                                  (22)

где Lбэ — индуктивность катушки L1 образованная витками, включенными между базой и эмиттером транзистора VT1;

Lкэ — индуктивность катушки L1 образованная витками, включенными между коллектором и эмиттером транзистора VT1. 3 C4 >1                                                                                                    (23)

Принципиальная электрическая схема LC автогенератора с емкостной обратной связью эквивалентный трехточечной емкостной схеме приведена на    рисунке 15.

Рисунок 15 — Принципиальная электрическая схема LC-автогенератора с емкостной обратной связью

В этом генераторе используется колебательный контур третьего рода С4 С5 L2. Контур подключается к транзистору через блокировочные конденсаторы С2 С3 и разделительный конденсатор С1. Дроссель L1 с конденсатором С7 образуют фильтр цепи питания. В данной схеме используется схема параллельного коллекторного питания, в которой источник питания, колебательный контур и транзистор включены параллельно друг другу. Элементом обратной связи является конденсатор С5. Назначение остальных элементов схемы аналогично схеме представленной на рисунке 14. Колебательный контур образован индуктивной ветвью (элементы L2 С5) и емкостной ветвью (конденсатор С4). 3    >   1                                                   (26)

что это такое и как оно работает / Хабр

Вступление

Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.

Предыстория

Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти. Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.

Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.

Схема и принцип работы

Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:

При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1. Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.

Плата и компоненты

Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.

Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.

И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора. Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.

Испытания

Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.

Архив с полезностями доступен по ссылке.

Буду рад, если статья была полезной или интересной!

ГЕНЕРАТОРЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

ПРОСТЕЙШИЕ RC-ГЕНЕРАТОРЫ

Применение генераторов с колебательными контурами для генерирования колебаний низких частот (ниже 10 кГц) затруднено из-за значительно увеличивающихся номиналов катушек индуктивности и конденсаторов, что влечет за собой увеличение размеров и стоимости генератора.

Поэтому в настоящее время для генерирования низких и инфранизких частот широко используются RC-генераторы, в которых вместо колебательного контура используются RC-фильтры.

RC-генераторы, работая в сравнительно широком диапазоне частот от долей герца до нескольких мегагерц, обеспечивают достаточную стабильность колебаний и имеют малые габариты и массу.

Применение полевых транзисторов в схемах RC-генераторов выгодно отличает их от биполярных транзисторов возможностью использования в цепи положительной обратной связи высокоомных резисторов, что в свою очередь позволяет использовать конденсаторы с меньшими номиналами, обладающие большей стабильностью.

Простейшие RC-генераторы на ПТ изображены на рис. 1. Как известно, условия возбуждения генератора требуют, чтобы цепь обратной связи изменяла на 180° (для однокаскадного генератора) фазу сигнала, поступающего со стоковой нагрузки в цепь затвора.

В схеме генератора, приведенной на рис. 1, а, это достигается выполнением цепи обратной связи из нескольких последовательно включенных простых RC-звеньев. Кроме того, ослабление сигнала при прохождении цепи обратной связи должно компенсироваться усилением каскада.

Для цепей с одинаковыми по значению элементами R и С условие баланса фаз на генерируемой частоте f0 выполняется при следующих соотношениях [2]:

для трёхзвенных f0=0,065/RC;

для четырёхзвенных f0=0,133/RC

Рис. 1. Схемы простейших RC-генераторов.

а — с фазирующей RC-цепочкой; б — с истоковым повторителем; в — с Т-образным RC-мостом.

Для трёхзвенной RC-цепи обратной связи требуемый коэффициент усиления каскада должен быть больше 29 [2, 3], а в четырёхзвенной RC-цепи не менее 18,4.

Для повышения устойчивости работы генератора (из-за шунтирующего действия цепью обратной связи резистора нагрузки Rc) часто вводят дополнительный каскад — истоковый повторитель (рис. 1, б), имеющий высокое входное сопротивление.

Схема генератора с двойным Т-образным RC-фильтром (рис. 1, в), элементы которого выбраны следующим образом: С1=С2=С; С3=С/0,207; R1=R2=R; R3=0,207R — функционирует при условии, если коэффициент усиления каскада не менее 11. При этом частота колебаний

f0=1/2RСπ.

Рассмотренные простейшие RC-генераторы на ПТ не нашли широкого применения из-за присущих им недостатков.

Первый недостаток — это необходимость получения большого коэффициента усиления каскада, который у генератора с трёхзвенной цепью обратной связи должен быть не менее 29, Практическая реализация такого коэффициента усиления затруднительна из-за малого значения крутизны ПТ. Если учесть, что для улучшения формы генерируемых колебаний вводится отрицательная обратная связь, то коэффициент усиления каскада должен быть еще больше.

Второй недостаток — невозможность перестройки в широком диапазоне частот генераторов, выполненных по схеме с RC-цепочка-ми и Т-образным мостом в цепи обратной связи.

ГЕНЕРАТОРЫ, ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

Наиболее широкое применение среди RC-генераторов нашла схема с фазовым RC-мостом (генератор на мосте Вина), принципиальная схема которого изображена на рис. 2. К достоинствам подобной схемы следует отнести малое затухание и нулевой сдвиг фаз в цепи обратной связи на частоте генерации.

Таким образом, при включении фазового RC-моста для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы усилитель генератора обеспечивал сдвиг фаз 360°.

Частота генерации при равенстве R1=R2=R и С1=С2=С определяется выражением

f0=1/2RCπ     (1)

На этой частоте затухание фазового RС-моста минимально и равно 3. (Затухание β — величина ослабления, которое вносит фазовый RC-мост в проходящий сигнал в зависимости от расстройки Δf — определяется по выражению β=(9+(2Δf)2/f0)1/2 ) Отсюда следует, что минимальный коэффициент усиления, при котором удовлетворяется условие баланса амплитуд, должно быть не менее 3. Благодаря малому значению требуемого усиления появляется возможность введения глубокой отрицательной обратной связи, что ведет к уменьшению уровня нелинейных искажений при работе в широком диапазоне частот.

В схеме рис. 2, а отрицательная обратная связь осуществляется за счет резистора в цепи истока транзистора T1 и введения цепочки R5C3. В качестве резистора R5 использовался малоинерционный термистор ТВД-4, резисторы R1, R2 — типа ПТМН, а конденсаторы С1 и С2 — типа КСО-Г. При указанных на схеме номиналах частота генерации f0=1500 Гц. При изменении температуры в диапазоне от 10 до 50° С была получена относительная нестабильность частоты

Δf/f=0,05% на 10° С.

Фазовый RC-мост имеет в своем составе всего по два одноименных элемента; следовательно, его можно перестраивать в широком диапазоне частот, изменяя значение только двух элементов R1, R2 или С1, С2), что делает перестройку генераторов с такими мостами конструктивно удобной.

На рис. 2, б приведена схема перестраиваемого генератора низкой частоты с фазовым RC-мостом. Частота генерируемых колебаний плавно перестраивается с помощью сдвоенного потенциометра R2, R3. Усилитель генератора двухкаскадный с непосредственной связью. Для стабилизации амплитуды колебаний генератора и его режима работы введена глубокая отрицательная обратная связь как по постоянному, так и переменному току (цепочка R8, R6, R5) Для перекрытия всего звукового диапазона следует ввести переключатель, который одновременно изменял бы емкости конденсаторов RC и С2 в обоих плечах моста.

Рис. 2. Принципиальные схемы генераторов с фазовым RС-мостом.

а — с двухкаскадным усилителем и ёмкостной связью; б — с двухкаскадным усилителем и непосредственной связью.

Рис. 3. Генератор, перестраиваемый в широком диапазоне

а — принципиальная схема; б — структурная схема.

Более сложная схема RС-генератора с использованием полевых транзисторов, позволяющая перестраивать частоту в декадном диапазоне, изображена на рис. 3. Для параметров, указанных на схеме, частота генератора лежит в диапазоне 500 кГц — 5 мГц; однако, изменив ёмкости конденсаторов, можно получить частоты в других диапазонах [4].

Два фазовращателя, фазоинвертор, усилитель и аттенюатор соединяются таким образом, что образуют петлю обратной связи. Схема будет генерировать колебания с частотой, при которой полный фазовый сдвиг составляет 360°. На этой частоте каждый из двух идентичных фазовращателей обеспечивает фазовый сдвиг на 90°.

Управляемый напряжением фазовращатель состоит из конденсатора C1 и транзистора Т2.

Транзисторы Т3, Т4 и конденсатор С3 образуют второй фазовращатель, который работает аналогично первому. Благодаря высокому сопротивлению фазовращателей отпадает необходимость в буферных каскадах. Затворы транзисторов Т2 и Т4 заземлены по переменному току и, следовательно, могут быть соединены. Транзистор Т5 предназначен для усиления сигнала.

Транзистор Т7 и резистор R6 образуют управляемый напряжением аттенюатор, при этом транзистор Т7 используется в качестве управляемого резистора.

Амплитудный детектор состоит из усилителя на транзисторе Т6, диодного детектора Д1 и фильтра R5C5. Когда амплитуда входного сигнала увеличивается, напряжение на затворе транзистора Т7 становится более отрицательным, при этом возрастает динамическое сопротивление транзистора и уменьшается коэффициент усиления в петле обратной связи.

СТАБИЛИЗАЦИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ

Свойство полевого транзистора изменять сопротивление канала в зависимости от приложенного к затвору управляющего напряжения нашло достаточно широкое применение в генераторах для автоматической стабилизации уровня выходного сигнала.

На рис. 4, а приведена схема RC-генератора синусоидальных колебаний с регулируемой отрицательной обратной связью [5]. Двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах Т1 и Т3 охвачен положительной обратной связью через элементы R1-R4, С1, С3. Отрицательная обратная связь осуществляется через делитель, состоящий из резистора R6 и управляемого сопротивления канала полевого транзистора Т2 Установление стационарной амплитуды происходит за счет воздействия UВых (через детектор Д1 и его элементов R7, С5) на глубину отрицательной обратной связи и на режим питания транзистора Т1. Инерционность АРУ определяется в основном ёмкостью конденсатора С5 и сопротивлением резистора R7 [5]. Такая автоматически регулируемая отрицательная обратная связь позволяет повысить стабильность характеристик генератора по сравнению с обычной схемой при изменении напряжений питания и температуры окружающей среды. При изменении питания от 18 до 10 В амплитуда выходного сигнала снижалась на 8%.

Рис. 4. Генераторы со стабилизацией амплитуды генерируемых колебаний.

а — RС-генератор с регулируемой ООС; б — LC-генератор с аттенюатором на ПТ.

Несколько иначе осуществляется автоматическая стабилизация уровня выходного сигнала генератора, принципиальная схема которого изображена на рис. 4, б [6]. Напряжение сток — исток полевого транзистора Т1 регулируется переменным резистором R3, установленным в цепи затвора второго транзистора Т2. Часть выходного напряжения через трансформатор L1, L2 поступает на выпрямитель Д1 и фильтр R3C7. В зависимости от положения потенциометра R3 изменяется рабочая точка полевого транзистора, изменяется сопротивление его канала и соответственно амплитуда сигнала на выходе генератора. Потенциометром R3 устанавливают необходимую амплитуду выходного напряжения, которая в дальнейшем автоматически поддерживается на заданном уровне.

Как видно из приведённых выше примеров, использование полевых транзисторов в схемах автоматической стабилизации выходного напряжения генераторов позволяет значительно упростить подобные схемы и уменьшить необходимую мощность управления регулируемого элемента.

ЧМ ГЕНЕРАТОРЫ

В автоматике и телемеханике, измерительной технике возникает необходимость в широкополосной частотной модуляции при низкой несущей частоте. Так, например, в радиотелеметрии с частотным разделением каналов каждому- каналу отводится своя поднесущая частота. Генераторы поднесущих частот — это низкочастотные генераторы, частоты которых промодулированы сигналами от датчиков. Применение LC-генераторов в таких системах нежелательно из-за громоздкости выполнения в низкочастотном диапазоне. Поэтому в качестве задающего частотно-модулированного генератора поднесущей частоты используется RС-генератор.

Частота RС-генератора, как уже говорилось выше, определяется параметрами фазирующей RС-цепочки, изменяя которые определенным образом, осуществляют частотную модуляцию колебаний генератора. Для получения линейной модуляционной характеристики необходимо, чтобы одновременно по линейному закону изменялись отношения 1/R или 1/С фазирующей цепочки.

Рис. 5. ЧМ генератор на ПТ, а — принципиальная схема; б — модуляционная характеристика.

В качестве перестраиваемых напряжением ёмкостей применяются полупроводниковые диоды и транзисторы, используя зависимость ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Существенным недостатком подобного способа является большая нелинейность модуляционной характеристики ЧМ генератора из-за нелинейного изменения ёмкости от приложенного напряжения.

Полупроводниковые диоды и биполярные транзисторы можно использовать и в качестве переменных сопротивлений. Однако такому способу получения ЧМ свойственны следующие недостатки [11]: нелинейность модуляционной характеристики при больших девиациях частоты; большая амплитудная модуляция; плохая развязка источника модулирующего сигнала и автогенератора; значительная мощность, потребляемая управляющей цепью.

Перечисленных недостатков лишен способ осуществления ЧМ с помощью полевых транзисторов. Применение ПТ в качестве переменных сопротивлений в фазирующей цепи RС-генератора позволяет реализовать их важное достоинство — линейную зависимость проводимости канала от управляющего напряжения и высокое входное сопротивление частотного модулятора.

На рис. 5 изображена принципиальная схема ЧМ генератора с фазовым RС-мостом и его модуляционная характеристика для ПТ (Т{Г2) типа КП103Ж и КП103М, используемых в качестве переменных резисторов.

Резисторы R1 и R2 включены для уменьшения глубины девиации до необходимой; кроме того, используя резисторы с отрицательным ТКС, можно уменьшить влияние температурных изменений сопротивления канала ПТ на стабильность частоты генератора. С помощью источника смещения Eсм устанавливают необходимое значение сопротивления каналов ПТ при управляющем (модулирующем) сигнале UBX=0.

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Релаксационные генераторы низких частот имеют большую постоянную времени. В мультивибраторах, выполненных на биполярных транзисторах, для получения большой постоянной времени используются электролитические конденсаторы с большой ёмкостью, обладающие невысокой стабильностью. Высокое же входное сопротивление полевых транзисторов позволяет получать необходимую постоянную времени в релаксационных схемах без использования конденсаторов с большой ёмкостью. Поэтому в тех случаях, когда требуется реализовать постоянные времени примерно несколько секунд или минут, целесообразно использовать полевые транзисторы.

В схеме, изображенной на рис. 6, а, два полевых транзистора включены по схеме истоковых повторителей, а два биполярных транзистора являются переключателями. Принцип работы схемы аналогичен принципу работы обычного мультивибратора, причём комбинацию биполярного и полевого транзистора следует рассматривать как некоторый активный элемент. Таким образом, в схему вносится высокое входное сопротивление полевых транзисторов и одновременно обеспечивается большое полное усиление. Биполярные транзисторы не входят в состояние насыщения, так как напряжение их коллекторов питает стоки полевых транзисторов. В результате такого соединения мультивибратор устойчиво самовозбуждается; поскольку рабочие точки транзисторов смещены в линейную область, любое изменение входного тока вызывает изменение коллекторного напряжения. Эта схема хорошо работает и на высоких частотах.

Рис. 6. Схемы мультивибраторов на ПТ.

а — с ненасыщенными биполярными транзисторами; б — с насыщенными биполярными транзисторами.

Длительность пребывания мультивибратора в каждом из состояний определяется разрядом конденсатора С1 или С2 через резистор цепи затвора. Когда напряжение достигает значения, равного напряжению отсечки полевого транзистора, изменение тока истока заставляет схему перейти в другое состояние. Если ёмкость каждого конденсатора С1 и С2 равна 4 мкФ, то, изменяя R1 и R2 в сторону увеличения, можно повысить длительность периода мультивибратора от 8 мс до 6 мин. Если ёмкость каждого из конденсаторов выбрать равной 100 пФ, то частоту можно изменить от 100 Гц до 3 мГц [7]

Несколько иначе выполнен мультивибратор, схема которого изображена на рис. 6, б [1]. Рассмотрим принцип действия этой схемы. Допустим, что транзистор Т1 переходит в состояние насыщения, тогда на затворе Т4 появляется положительный потенциал и транзисторы Т4 и Т2 закрываются. Скачок напряжения на коллекторе Т2 приводит к надежному открыванию транзисторов Т1 и Т3. Ток смещения, текущий к затвору Т3 через резистор R2, поддерживает его в этом состоянии. Конденсатор С1 разряжаясь через резистор уменьшает напряжение смещения на затворе Т4. Когда напряжение Uзи транзистора Т4 уменьшается до напряжения отсечки, транзисторы Т4 и Т2 начинают проводить и быстро открываются, в то время как Т1 и Т3 закрываются. Длительность импульса мультивибратора определяется по формуле [1]

    (2)

где Ес — напряжение источника питания.

При номиналах деталей, указанных на схеме рис. 8, б, получена длительность импульса примерно 25 с.

ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Используя источник неизменного тока на полевом транзисторе в генераторе пилообразного напряжения, можно получить пилу, линейность и наклон которой почти не зависят от случайных изменений управляющего напряжения. Кроме того, полевые транзисторы позволяют реализовать схемы генераторов развертки с такими значениями линейности и длительности, которых трудно достигнуть при использовании биполярных транзисторов.

Генератор пилообразного напряжения, изображенный на рис. 7, состоит из источника постоянного тока на полевом транзисторе T1, конденсатора переменной ёмкости С1 и однопереходного транзистора Т2. С помощью потенциометра R2 устанавливается значение постоянного тока стока полевого транзистора Т1, соответствующее термостабильной точке ПТ. Отрицательная обратная связь, создаваемая включенными в цепь истока резисторами R1 и R2 с большим сопротивлением, обеспечивает стабильный ток стока несмотря на наличие изменений напряжения питания. Этот ток линейно заряжает конденсатор переменной емкости С1 до напряжения запуска однопереходного транзистора Т2. Время заряда является функцией ёмкости конденсатора С1 [8].

Рис. 7. Схема генератора пилообразного напряжения.

Изменяя ёмкость конденсатора С1, можно регулировать частоту повторения выходного сигнала генератора в диапазоне от 500 Гц до 50 кГц. Накопительный конденсатор быстро разряжается через проводящий переключатель на транзисторе Т2. Пилообразное напряжение с конденсатора С1 подается на выход через эмиттерный повторитель на транзисторе Т3. Амплитуда выходного сигнала определяется положением движка потенциометра R4 и может регулироваться в пределах от 0 до 8 В [8]. Во всём диапазоне частот нелинейность пилообразного напряжения в данной схеме не превышает 1%.

КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Одним из самых важных параметров генераторов является стабильность частоты генерируемых колебаний. Жёсткие требования к стабильности и воспроизводимости частоты в современных радиотехнических устройствах удается удовлетворить при использовании кварцевых генераторов.

Рис. 8. Схема кварцевого генератора.

Ламповые кварцевые генераторы в большинстве практических случаев являются неприемлемыми ввиду таких недостатков, как большая потребляемая мощность, большие габариты и масса. Кроме того, сама лампа является источником тепла, что затрудняет термостатирование генератора.

Ввиду малого входного сопротивления биполярных транзисторов кварцевый резонатор в автогенераторах включают только между базой и коллектором.

Полевые транзисторы, в которых отсутствуют перечисленные выше недостатки электронных ламп и биполярных транзисторов, в настоящее время достаточно часто используются в схемах кварцевых генераторов.

Наиболее широкое применение нашли кварцевые генераторы на ПТ, выполненные по схеме ёмкостной трёхточки (рис. 8). Достоинствами такой схемы являются простота выполнения, отсутствие паразитных колебаний, малая рассеиваемая мощность, простота регулировки режима и наладки. Высокая стабильность генерируемой частоты при изменении питающего напряжения в схеме достигнута применением автоматического смещения (резистора в цепи истока) и использованием больших ёмкостей постоянных конденсаторов в цепях затвора и стока генераторного каскада (чем больше эти ёмкости, тем меньшее влияние на частоту колебаний будут оказывать нестабильные межэлектродные ёмкости транзистора). При вариации питающего напряжения от 3 до 9 В частота генератора изменяется не более чем на 1 Гц при номинальном значении 1МГц [10].

А.Г. Милехин

Литература:

  1. Гозлинг В. Применение полевых транзисторов. М., «Энергия», 1970.
  2. Барсуков Ф. И. Генераторы и селективные усилители низкой частоты. М., «Энергия», 1964.
  3. Гоноровский И. С Радиотехнические цепи и сигналы. М., «Советское радио», 1971.
  4. Ван дер Гиир. Перестройка RC-генератора в декадном диапазоне с помощью полевых транзисторов. — «Электроника», № 4, 1969.
  5. Крисилов Ю. Д. Автоматическая регулировка и стабилизация усиления транзисторных схем. М., «Советское радио», 1972.
  6. Проссер Л. Стабильные генераторы на полевых транзисторах. — «Электроника», 1966, № 20.
  7. Ханус, Мартинес. Стабильный НЧ мультивибратор с двумя ПТ. — «Электроника», 1967, №1.
  8. Илэд Л. Использование полевого транзистора для получения стабильного пилообразного напряжения. — «Электроника», 1966, № 16.
  9. Экспресс-информация «ПЭА и ВТ», 1973, № 47.
  10. Кинг Л. Стабильный кварцевый генератор на полевом транзисторе. — «Электроника», 1973, №13.
  11. Игнатов А.Н. Применение полевых транзисторов типа КП103 в аппаратуре связи. — В книге: Тенденции развития активных радиокомпонентов малой мощности. Новосибирск, «Наука», 1971.
BACK MAIN PAGE

РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ СХЕМЫ | www.UnTehDon.ru

Здесь размещены схемы, для начинающих, радиолюбителей, рекомендуемые для успешного старта.

 

При сборке предложенных схем, обращайте особое внимание на исправность применяемых радиоэлементов!!!

  1. Светодинамические устройства.

  2. Звуковые генераторы, имитаторы.

  3. Источники питания.

  4. Усилители.

СВЕТОДИНАМИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Мигалка на одном светодиоде

Описание схемы

Эта схема представляет собой простейший несимметричный мультивибратор, что приводит к прерывистому свечению светодиода. Частота вспышек светодиода определяется частотой генерации мультивибратора. При включении источника питания ток коллектора транзистора VТ 2 скачком изменится от нуля, до начального значения, которое определяется резисторами R 1, R 2 и коэффициентом h 21э транзисторов VТ 1, VТ 2. Силу начального тока коллектора VТ 2, устанавливают подбором резистора R 2, при отключенном конденсаторе C 1. При этом светодиод еще не должен светиться. Подбор начинают со значений сопротивления R 1, при котором светодиод светится, затем увеличивают сопротивление R 1, до погасания светодиода. Подбором конденсатора C 1, добиваются требуемой частоты миганий. Номиналы резисторов, могут отличаться от указанных на схеме, на +, — 10%. Транзисторы маломощные группы МП, вместо МП41, можно ставить МП39, МП42, с любым буквенным индексом. В место МП37 можно ставить МП10, МП38. Светодиод можно применить любой имеющийся в продаже. Схема неоднократно проверенна на работоспособность и если она правильно собрана, начинает работать сразу. Применить данную схему можно как сигнальное устройство, или как эмитатор сигнализационного устройства в автомобиле и дома.

Мигалка на двух светодиодах

Описание схемы

Эта схема представляет собой симметричный мультивибратор, частота которого зависит от номиналов конденсаторов С1, С2, а так же от резисторов R 1, R 2. Частота поочередного мигания светодиодов соответственно, зависит от частоты мультивибратора которую в свою очередь можно менять подбором конденсаторов С1, С2 и резисторов R 1, R 2. Транзисторы VT 1, VT 2, группы МП и могут быть МП39, МП40, МП41, МП42, с любым буквенным индексом. Светодиоды могут быть любые, кроме инфракрасных. Схема проста в изготовлении, неоднократно проверена на работоспособность и при правильной сборке начинает работать сразу при подаче питания. Применяться данная схема может как элемент световой индикации в различных устройствах.

ЗВУКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ, ИМИТАТОРЫ

Простой генератор звуковой частоты

Описание схемы

Генератор начинает работать при напряжении в несколько десятых долей вольта, даже с транзистором с малым статическим коэффициентом. Генерация возникает при нажатии кнопки S1, из — за действия сильной положительной обратной связи между коллектором и базой. R1 устанавливает нужную громкость и тональность звука. Трансформатор Т1 — от любого транзисторного малогабаритного радиоприемника. В качестве головных телефонов можно применить любые высокоомные телефоны типа ТМ — 2А, в крайнем случае подойдут и капсуля типа ДЭМ — 4М.

Электронная сирена

Описание схемы

При нажатии кнопки S 1, заряжается конденсатор С1. Разряжается конденсатор С1 через делитель напряжения на резисторах R 2, R 3, подключенного в цепь базы транзистора VT 1. Поскольку напряжение на конденсаторе С1, падает по мере его разрядки, то происходит уменьшение напряжения смещения на базе транзистора VT 1, в результате чего изменяется частота звучания. Из динамической головки слышен звук напоминающий вой серены. Транзистор VT 1, можно заменить на КТ315, КТ3102 с любым буквенным индексом. Транзистор VT 2, можно заменить на КТ837 с любым буквенным индексом. При сборки схемы особое внимание уделить правильности подключения кнопки. Несмотря на простоту схемы, почему то, именно подключение кнопки часто путают, в результате имитации серены не происходит, а слышен только обычный звуковой тон определенной частоты. Схема неоднократно проверена на работоспособность, при номиналах радиодеталей указанных на схеме и безошибочной сборке начинает работать сразу.

Двухтональный звонок

Описание схемы

Звонок состоит из двух генераторов, генератора тона, выполненного на транзисторах V 3, V 4 и симметричного мультивибратора V 1, V 2. Как известно при работе мультивибратора его транзисторы поочередно закрываются и открываются. Это свойство и использовано для управления частотой генератора тона. Выход мультивибратора соединен с генератором тона через резистор R 5 поэтому он будет периодически подключаться к общему проводу (к плюсу источника питания), т.е. параллельно резистору R 7. При этом частота генератора будет изменяться скачком, при закрытом транзисторе из динамической головки B 1, будет слышен звук одного тона, при открытом – другого. Конденсаторы С2, С3, защищают мультивибратор от импульсов, проникающих от генератора тона. При отсутствии конденсаторов частота мультивибратора будет изменяться, что приведет к появлению неприятных тонов в звучании звонка. В место указанных на схеме, можно применить любые другие маломощные низкочастотные германиевые транзисторы соответствующей структуры. Конденсаторы могут отличаться от номинала указанного в схеме на +,- 10%. Динамическая головка В1 любая, мощностью 1-2 Вт. и сопротивлением звуковой катушки постоянному току 4-10 Ом. В место конденсаторов С2, С3, можно установить один электролитический неполярный конденсатор на 1, 2 Мкф. на номинальное напряжение не ниже 6в. Детали звонка можно смонтировать на печатной плате из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита. Схема неоднократно проверена на работоспособность, при номиналах радиоэлементов указанных на схеме и безошибочной сборки наладки не требует.

Рисунок печатной платы

Телеграфный тренажер на ИМС К155ЛА3

Описание схемы

Предлагаемый телеграфный тренажер достаточно прост в изготовлении, и предназначен для самостоятельного изучения телеграфной азбуки. Кнопкой S1 служит механический телеграфный ключ. Уст — во состоит из 4 — х элементов 2И — НЕ микросхемы К155ЛА3. Элементы DD1.1, DD1.2, DD1.3, образуют генератор импульсов, следующих с частотой 1000Гц. Элемент DD1.4, является буферным. С помощью резистора R1 подстраивают частоту генератора. В качестве источника питания может быть, маломощный блок питания напряжением 5в.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Простой регулируемый блок питания

Конструкции на транзисторах требуют для своего питания постоянное напряжение определенной величины, 1,5В, 3 В, 4,5 В, 9 В и 12 В. Чтобы во время проверки и налаживания собираемых схем, не расходовать напрасно средства на преобретение гальванических элементов и батарей, воспользуйтесь универсальным блоком питания работающим от сети переменного тока и позволяющим получить любое постоянное напряжение. Схема такого блока приведена на рисунке. Его выходное напряжение можно плавно изменять от 0,5 до 12 В. Причем оно будет оставаться стабильным не только при изменении сетевого напряжения, но и при изменении тока нагрузки от нескольких миллиампер до 0,3 А. Кроме того, блок питания не боится коротких замыканий в цепи нагрузки, которые нередки в практике радиолюбителя.

Познакомимся подробнее с работой блока питания. Включается он в сеть с помощью двухполюсной вилки ХР1. При замыкании контактов выключателя SA1 сетевое напряжение подается на первичную обмотку понижающего трансформатора Т1. На выводах вторичной обмотки появляется переменное напряжение, значительно меньшее, чем сетевое. Оно выпрямляется диодами VD1 — VD4, включенными по так называемой мостовой схеме. Чтобы выпрямленное напряжение было такое же стабильное, как напряжение батареи гальванических элементов, на выходе выпрямителя стоит электролитический конденсатор С1 большой емкости. Выпрямленное напряжение подается на несколько цепей: R1, VD5, VT1, R2, VD6, R3; VT2, VT3, R4, (R2, VD6) — это стабилитрон с балластным резистором. Они составляют параметрический стабилизатор. Как мы уже говорили выше, независимо от колебаний выпрямленного напряжения на стабилитроне VD6 будет строго определенное напряжение, равное напряжению стабилизации данного типа стабилитрона (в нашем случае от 11,5 до 14 В). Параллельно стабилитрону включен переменный резистор R 3, с помощью которого и устанавливают нужное выходное напряжение блока питания. Чем ближе к верхнему выводу находится движок резистора, тем больше выходное напряжение. С движка переменного резистора напряжение подается на усилительный каскад, собранный на транзисторах VT2 и VT3. Можно считать, что это усилитель мощности, обеспечивающий нужный ток через нагрузку при заданном выходном напряжении. Резистор R5 имитирует нагрузку блока питания, когда к зажимам ХТ1 и ХТ2 ничего не подключено. Напряжение на нем почти равно напряжению между движком переменного резистора и общим проводом (зажим ХТ2). Чтобы можно было контролировать выходное напряжение, в блок введен вольтметр, составленный из микроамперметра и добавочного резистора R 6.

Примечание: Выпрямительные диоды, диодного моста VD1 — VD4 можно заменить на более современные типа КД226 которые расчитаны на обратное напряжение более 250В или импортные аналоги. Транзисторы VT1, VT2 можно заменить на КТ361 или импортные аналоги. Транзистор VT3 можно заменить на КТ837 с любой буквой, что даже облегчит его монтаж на теплоотводе. В качестве теплоотвода подойдет дюралевая или алюминиевая пластина толщиной 2мм., ширина 40мм., высота 60мм. Монтаж радиоэлементов осуществляют на печатной плате из стеклотекстолита, хотя есть примеры что для начала монтажную плату изготавливали из плотного картона. Вся конструкция помещается в корпус из диэлектрического материала (пластмасс, пластик и т.д.).

Монтаж транзистора VT3 на теплоотводе.

При сборке нужно быть внимательным и осторожным т.к. здесь на первичной обмотке трансформатора, присутсвует напряжение опасное для жизни 220в.

УСИЛИТЕЛИ

Схема бестрансформаторного двухтактного УНЧ

Описание схемы

Простой бестрансформаторный двухтактный усилитель мощностью 1.5 Вт..Высокочастотный транзистор П416 применен здесь из соображения как можно больше снизить шумы входного каскада, потому как помимо того что он высокочастотный, он еще и малошумящий. Практически его можно заменить на МП39 — 42, с ухудшением шумовых характеристик соответственно или на кремниевые транзисторы КТ361 или КТ3107 с любой буквой.. Для предотвращения искажений типа «ступенька», между базами VT2, VT3, фазоинверсного каскада включен диод VD1 — Д9, с любой буквой, благодаря чему на базах транзисторов образуется напряжение смещения. Напряжение в средней точке (минусовой вывод конденсатора С2) будет равно 4,5в. Его устанавливают подбором резисторов R2, R4. Максимально допустимое рабочее напряжение конденсатора С2 может быть 6в.

Материал с сайта http://www.lessonradio.narod.ru

Генераторы, схемы

Генератор — это усилитель с такой положительной обратной связью, ко­торая обеспечивает поддержание сигнала на выходе усилителя без пода­чи внешнего входного сигнала. Генератор преобразует постоянный ток (получаемый от источника питания) в переменный сигнал. Для возник­новения устойчивых колебаний должны выполняться два основных тре­бования:

а) обратная связь должна быть положительной;

б) полный петлевой коэффициент усиления должен быть больше 1.

Существует два типа генераторов: генераторы синусоидальных сиг­налов, вырабатывающие гармонические сигналы, и генераторы несинусо­идальных сигналов, называемые также релаксационными генераторами или мультивибраторами, обычно вырабатывающие прямоугольные сиг­налы.

 

Генераторы с резонансным контуром в цепи коллектора

В схеме генератора на рис. 33.1 элементы L2 и C2 образуют резонансный контур, с которого снимается выходной сигнал.

Рис. 33.1. Генератор с резонансным            Рис. 33.2. Генератор с резонансным контуром в       

           контуром в цепи базы.                                                    цепи  коллектора.           

 

Часть этого выходного сигнала подается обратно на вход через трансформаторную связь       L1L2 таким образом, чтобы сигнал обратной связи совпадал по фазе с сигналом на входе. Транзистор включен по схеме с ОЭ и работает в режиме класса А, который задается цепью смещения R1R2. Конденсатор C1 обеспе­чивает развязку для резистора R2 цепи смещения, а конденсатор C3развязку для обычного стабилизирующего резистора R3 в цепи эмиттера.

 

Генераторы с резонансным контуром в цепи базы

В схеме генератора на рис. 33.2 разделительный конденсатор C2 обеспечи­вает работу транзистораT1 в режиме класса С. Элементы L2 и C1 образу­ют резонансный контур. Положительная обратная связь осуществляется через конденсатор C3 и трансформатор Тр1.

Трехточечная схема генератора с индуктивной обратной связью (схема Хартли)

В этом генераторе (рис. 33.3) катушка индуктивности с отводом L1 обеспе­чивает необходимую обратную связь на эмиттер транзистора. Элементы C2 и L1 образуют резонансный контур.

Трехточечная схема генератора с емкостной обратной связью (схема Колпитца)

В этом случае используется расщепленный конденсатор C1C2 (рис. 33.4). Элементы         C1C2 и L1 образуют резонансный контур, кон­денсатор C3 обеспечивает работу транзистора в режиме класса С.

Генераторы с фазосдвигающей цепью обратной связи, или RC-генераторы

Синусоидальные колебания можно также получить с помощью специаль­но подобранных  RC-цепочек обратной связи, как показано на рис. 33.5. RC-секции R1C1, R2C2,                  R3C3 образуют фазосдвигающую цепь, которая на заданной частоте обеспечивает сдвиг фазы сигнала на 180°. Поскольку транзистор сдвигает фазу сигнала на 180°, то в петле обратной связи получается полный фазовый сдвиг 360°. Таким образом, обратная связь оказывается положительной. Обычно номиналы всех резисторов и всех конденсаторов в фазосдвигающей цепи выбираются одинаковыми, и каждая RC-секция вносит фазовый сдвиг 60°.


Рис. 33.3. Схема Хартли.                         Рис. 33.4. Схема Колпитца.

Рис. 33.5.RC-генератор с фазосдвигающей цепью обратной связи на элементах R1C1,

 R2C2, R3C3, обеспечивающей сдвиг фазы сигнала на 180°. 

Еще раз отметим, что вся фазосдвигающая цепь обеспечивает фазовый сдвиг 180° только на одной частоте, определяемой номиналами используемых компонентов.

Кварцевые генераторы

Одним из самых важных требований, предъявляемых к генератору, явля­ется стабильность частоты генерируемых им колебаний. Изменения частоты могут быть вызваны, например, изменением емкости или индук­тивности элементов резонансного контура или изменением параметров транзистора при колебаниях температуры. Стабильность частоты можно улучшить путем точного подбора элементов схемы, в том числе транзистора. Для обеспечения очень высокой стабильности частоты приме­няется кристалл кварца, точно задающий и стабилизирующий частоту колебаний. В небольших пределах частоту генератора с кварцевой стаби­лизацией можно изменять с помощью конденсатора переменной емкости, подключаемого параллельно кристаллу кварца. Кварцевые генераторы используются в цветных телевизорах для генерации поднесущей частоты 4,43 МГц с точностью до нескольких герц.

УВЧ-генераторы

Генераторы очень высоких и ультравысоких частот (УВЧ) по принципу работы аналогичны другим генераторам. Однако из-за очень высокой частоты емкости и индуктивности элементов настройки С и L очень ма­лы. Катушку индуктивности может заменить одна полоска проводника или простая петля из меди. В качестве конденсатора может служить варактор. Для построения резонансной схемы иногда используются от­резки длинных линий, имеющих распределенную емкость и индуктив­ность.

Генераторы несинусоидальных сигналов

Эти генераторы, называемые еще релаксационными генераторами, выра­батывают прямоугольные импульсные сигналы путем переключения од­ного или двух транзисторов из открытого состояния в закрытое и обратно. Несинхронизированный мультивибратор, описанный в предыдущей главе, является примером такого генератора. Другой разновидностью генерато­ра несинусоидальных сигналов является блокинг-генератор.

Блокинг-генератор

В генераторе этого типа применяется трансформаторная обратная связь с коллектора на базу транзистора (рис. 33.6). Работа этой схемы осно­вана на том, что в силу трансформаторной связи напряжение на базе будет наводиться только при изменении тока коллектора, то есть при его увеличении или уменьшении. В первом случае действует положитель­ная обратная связь, во втором — отрицательная. При первом включении схемы транзистор открывается, его коллекторный ток увеличивается, со­здавая напряжение обратной связи на базе, в результате чего транзистор открывается еще больше. Когда достигается насыщение, увеличение кол­лекторного тока прекращается, что вызывает появление на базе напря­жения противоположной полярности. Это напряжение закрывает тран­зистор. Транзистор удерживается в закрытом состоянии отрицательным зарядом на конденсаторе С до тех пор, пока этот конденсатор в доста­точной степени не разрядится через резистор R. После этого транзистор снова отпирается и описанный процесс повторяется.

Выходное напряжение блокинг-генератора представляет собой после­довательность узких импульсов (рис. 33.7). Ширина (длительность) импульса определяется параметрами трансформатора, а временной интер­вал между импульсами — постоянной времени RC. Поэтому частоту ко­лебаний блокинг-генератора можно изменять путем изменения номинала резистора R.


Рис. 33.6. Блокинг-генератор.

   

Рис. 33.7. Выходной сигнал бло­кинг-генератора.

 

Рис. 33.8. Генератор на однопереходном транзисторе.

Вторичная обмотка трансформатора является коллекторной нагруз­кой транзистора. Быстрое изменение тока через эту обмотку при закры­вании транзистора приводит к появлению большой противоЭДС и большо­го выброса коллекторного напряжения. Этот выброс напряжения может превысить максимально допустимое коллекторное напряжение и вызвать разрушение транзистора. Для защиты транзистора параллельно первич­ной обмотке трансформатора включается диод D1. В нормальном режиме этот диод смещен в обратном направлении и закрыт. Открывается он только в том случае, когда напряжение на коллекторе транзистора превышает напряжение источника питания VCC.

 

Генераторы на однопереходных транзисторах

Полупроводниковые приборы, имеющие на характеристике участок с от­рицательным сопротивлением, например одиопереходные транзисторы, могут быть использованы в генераторах. На рис. 33.8 приведена схе­ма генератора на однопереходном транзисторе. Транзистор смещен в ту область своей выходной характеристики, где выходной ток увеличивается при уменьшении входного напряжения, то есть в область отрицательного сопротивления. Он попеременно открывается и закрывается без какой-либо обратной связи. Выходное напряжение на базе 2 (b2) представля­ет собой последовательность импульсов. Еще один выходной сигнал — последовательность импульсов противоположной полярности — можно снять с базы 1 (b1). С эмиттера транзистора можно снять пилообраз­ный сигнал. Частота генерируемых импульсов определяется постоянной времени R1C1.

 

Генераторы пилообразного напряжения

На рис. 33.9 показана схема генератора, вырабатывающего пилообразный сигнал при подаче на его вход прямоугольных импульсов. На участке периода входной последовательности импульсов между точками А и В (рис. 33.10) на базе транзистора действует нулевое напряжение, и тран­зистор находится в состоянии отсечки, т. е. закрыт. Конденсатор C1 постепенно заряжается через резистор R1. Прежде чем конденсатор пол­ностью зарядится, на вход поступает положительный фронт ВС импуль­са, переключающий транзистор в проводящее состояние. В результате конденсатор C1 очень быстро разряжается через открытый транзистор. Конденсатор находится в разряженном состоянии во время действия им­пульса (вершина CD). Отрицательный фронт DE импульса переключает транзистор в состояние отсечки, конденсатор C1 снова начинает заря­жаться и т. д.


Рис. 33.9. Генератор пилообразно­го напряжения,

управляемый последовательностью

прямоугольных им­пульсов.

Рис. 33.10. Форма сигналов на вхо­де и

выходе генератора пилообразно­го напряжения.

Тот же принцип заряда и разряда конденсатора используется и в дру­гих генераторах пилообразного напряжения. На рис. 33.11 приведены схемы двух таких генераторов на основе несинхронизированного мульти­вибратора и блокинг-генератора соответственно, применяемых в блоках: развертки телевизоров. Потенциометр R1 управляет частотой развертки (кадровой синхронизацией), а потенциометр R2 — амплитудой сигнала развертки (размером изображения по вертикали).

Рис. 33.11. Генераторы пилообразного напряжения на основе (а) несинхронизированного мультивибратора и (б) блокинг-генератора, применяемые в блоках кадровой развертки телевизоров.

В этом видео рассказывается о генераторах для исследования, настройки и испытаний систем и приборов:

Добавить комментарий

Схемы генераторов высокой частоты. Мощный генератор ВЧ на MOSFET-транзисторе Генератор вч работает на частоте 120 мгц

Предлагаемые генераторы высокой частоты предназначены для получения электрических колебаний в диапазоне частот от десятков кГц до десятков и даже сотен МГц. Такие генераторы, как правило, выполняют с использованием LC-колебательных контуров или кварцевых резонаторов, являющихся частотозадающими элементами. Принципиально схемы от этого существенно не изменяются, поэтому ниже будут рассмотрены LC-генераторы высокой частоты. Отметим, что в случае необходимости колебательные контуры в некоторых схемах генераторов (см., например, рис. 12.4, 12.5) могут быть без проблем заменены кварцевыми резонаторами.

Генераторы высокой частоты (рис. 12.1, 12.2) выполнены по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Они различаются наличием эмиттерной RC-цепочки, задающей режим работы транзистора (рис. 12.2) по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности (рис. 12.1, 12.2) делают отвод (обычно от ее 1/3… 1/5 части, считая от заземленного вывода). Нестабильность работы генераторов высокой частоты на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации «плавает». Для ослабления влияния транзистора на рабочую частоту генерации следует максимально ослабить связь колебательного контура с транзистором, до минимума уменьшив переходные емкости. Кроме того, на частоту генерации заметно влияет и изменение сопротивления нагрузки. Поэтому крайне необходимо между генератором и сопротивлением нагрузки включить эмиттерный (истоковый) повторитель.

Для питания генераторов следует использовать стабильные источники питания с малыми пульсациями напряжения.

Генераторы, выполненные на полевых транзисторах (рис. 12.3), обладают лучшими характеристиками.

Генераторы высокой частоты, собранные по схеме «емкостной трехточки» на биполярном и полевом транзисторах, показаны на рис. 12.4 и 12.5. Принципиально по своим характеристикам схемы «индуктивной» и «емкостной» трехточек не отличаются, однако в схеме «емкостной трехточки» не нужно делать лишний вывод у катушки индуктивности.

Во многих схемах генераторов (рис. 12.1 — 12.5 и другие схемы) выходной сигнал может сниматься непосредственно с колебательного контура через конденсатор небольшой емкости или через согласующую катушку индуктивной связи, а также с неза-земленных по переменному току электродов активного элемента (транзистора). При этом следует учитывать, что дополнительная нагрузка колебательного контура меняет его характеристики и рабочую частоту. Иногда это свойство используют «во благо» — для целей измерения различных физико-химических величин, контроля технологических параметров.

На рис. 12.6 показана схема несколько видоизмененного варианта ВЧ генератора — «емкостной трехточки». Глубину положительной обратной связи и оптимальные условия для возбуждения генератора подбирают с помощью емкостных элементов схемы.

Схема генератора, показанная на рис. 12.7, работоспособна в широком диапазоне значений индуктивности катушки колебательного контура (от 200 мкГн до 2 Гн) [Р 7/90-68]. Такой генератор можно использовать в качестве широкодиапазонного высокочастотного генератора сигналов или в качестве измерительного преобразователя электрических и неэлектрических величин в частоту, а также в схеме измерения индуктивностей.

Генераторы на активных элементах с N-образной ВАХ (туннельные диоды, лямбда-диоды и их аналоги) содержат обычно источник тока, активный элемент и частотозадающий элемент (LC-контур) с параллельным или последовательным включением. На рис. 12.8 показана схема ВЧ генератора на элементе с лям-бдаобразной вольт-амперной характеристикой. Управление его частотой осуществляется за счет изменения динамической емкости транзисторов при изменении протекающего через них тока.

Светодиод НИ стабилизирует рабочую точку и индицирует включенное состояние генератора.

Генератор на аналоге лямбда-диода, выполненный на полевых транзисторах, и со стабилизацией рабочей точки аналогом стабилитрона — светодиодом, показан на рис. 12.9. Устройство работает до частоты 1 МГц и выше при использовании указанных на схеме транзисторов.

На рис. 12.10 в порядке сопоставления схем по степени их сложности приведена практическая схема ВЧ генератора на туннельном диоде. В качестве полупроводникового низковольтного стабилизатора напряжения использован прямосме-щенный переход высокочастотного германиевого диода. Этот генератор потенциально способен работать в области наиболее высоких частот — до нескольких ГГц.

Высокочастотный генератор частоты , по схеме очень напоминающий рис. 12.7, но выполненный с использованием полевого транзистора, показан на рис. 12.11 [Рл 7/97-34].

Прототипом RC-генератора, показанного на рис. 11.18 является схема генератора на рис. 12.12 .

Этот генератор отличает высокая стабильность частоты, способность работать в широком диапазоне изменения параметров частотозадающих элементов. Для снижения влияния нагрузки на рабочую частоту генератора в схему введен дополнительный каскад — эмиттерный повторитель, выполненный на биполярном транзисторе VT3. Генератор способен работать до частот свыше 150 МГц.

Из числа всевозможных схем генераторов особо следует выделить генераторы с ударным возбуждением. Их работа основана на периодическом возбуждении колебательного контура (либо иного резонирующего элемента) мощным коротким импульсом тока. В результате «электронного удара» в возбужденном таким образом колебательном контуре возникают постепенно затухающие по амплитуде периодические колебания синусоидальной формы. Затухание колебаний по амплитуде обусловлено необратимыми потерями энергии в колебательном контуре. Скорость затухания колебаний определяется добротностью (качеством) колебательного контура. Выходной высокочастотный сигнал будет стабилен по амплитуде, если импульсы возбуждения следуют с высокой частотой. Этот тип генераторов является наиболее древним в ряду рассматриваемых и известен с XIX века.

Практическая схема генератора высокочастотных колебаний ударного возбуждения показана на рис. 12.13 [Р 9/76-52; 3/77-53]. Импульсы ударного возбуждения подаются на колебательный контур L1C1 через диод VD1 от низкочастотного генератора, например, мультивибратора, или иного генератора прямоугольных импульсов (ГПИ), рассмотренных ранее в главах 7 и 8. Большим преимуществом генераторов ударного возбуждения является то, что они работают с использованием колебательных контуров практически любого вида и любой резонансной частоты.

Еще один вид генераторов — генераторы шума, схемы которых показаны на рис. 12.14 и 12.15.

Такие генераторы широко используют для настройки различных радиоэлектронных схем. Генерируемые такими устройствами сигналы занимают исключительно широкую полосу частот — от единиц Гц до сотен МГц. Для генерации шума используют обратносмещенные переходы полупроводниковых приборов, работающих в граничных условиях лавинного пробоя. Для этого могут быть использованы переходы транзисторов (рис. 12.14) [Рл 2/98-37] или стабилитроны (рис. 12.15) [Р 1/69-37]. Чтобы настроить режим, при котором напряжение генерируемых шумов максимально, регулируют рабочий ток через активный элемент (рис. 12.15).

Отметим, что для генерации шума можно использовать и резисторы, совмещенные с многокаскадными усилителями низкой частоты, сверхрегенеративные приемники и др. элементы. Для получения максимальной амплитуды шумового напряжения необходим, как правило, индивидуальный подбор наиболее шумящего элемента.

Для того чтобы создать узкополосные генераторы шума, на выходе схемы генератора может быть включен LC- или RC-фильтр.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Юным радиолюбителям посвящается…

Предисловие

Радиосигнал, однажды сгенерированный, уносится в глубь Вселенной со скоростью света… Эта фраза, прочитанная в журнале «Юный техник» в далеком детстве произвела на меня очень сильное впечатление и уже тогда я твердо решил, что обязательно пошлю свой сигнал нашим «братьям по разуму», чего бы мне это не стоило. Но путь, от желания до воплощения мечты долог и непредсказуем…

Когда я только начинал заниматься радиоделом, мне очень хотелось построить портативную радиостанцию. В то время я думал, что она состоит из динамика, антенны и батарейки. Стоит только соединить их в правильном порядке и можно будет разговаривать с друзьями где-бы они не находились… Я изрисовал не одну тетрадку возможными схемами, добавлял всевозможные лампочки, катушки и проводки. Сегодня эти воспоминания вызывают у меня лишь улыбку, но тогда мне казалось, что еще чуть-чуть и чудо-устройство будет у меня в руках…

Я помню свой первый радиопередатчик. В 7 классе я ходил в кружок спортивной радиопеленгации (т.н. охоты на лис). В один из прекрасных весенних дней наша последняя «лиса» — приказала долго жить. Руководитель кружка, недолго думая, вручил мне её со словами — «… ну, ты там её почини…». Я наверное был страшно горд и счастлив, что мне доверили столь почетную миссию, но мои знания электроники на тот момент не дотягивали до «кандидатского минимума». Я умел отличать транзистор от диода и приблизительно представлял как они работают по отдельности, но как они работают вместе — для меня это было загадкой. Придя домой, я с благоговейным трепетом вскрыл небольшую металлическую коробочку. Внутри неё оказалась плата, состоящая из мультивибратора и генератора РЧ на транзисторе П416. Для меня это была вершина схемотехники. Самой загадочной деталью в данном устройстве была катушка задающего генератора (3,5МГц.), намотанная на броневом сердечнике. Детское любопытство пересилило здравый смысл и острая металлическая отвертка впилась в броневой кожух катушки. «Хрясь» — раздался хруст и кусок броневого корпуса катушки, со стуком упал на пол. Пока он падал, мое воображение уже нарисовало картину моего расстрела руководителем нашего кружка…

У этой истории был счастливый конец, правда случился он через месяц. «Лису» я все-таки починил, хотя точнее сказать — сделал её заново. Плата радиомаяка, сделанная из фольгированного гетинакса, не выдержала пыток моим 100 ваттным паяльником, дорожки отслоились от постоянной перепайки деталей… Пришлось плату делать заново. Спасибо моему папе, что принес (достал где-то с большим трудом) фольгированный гетинакс, а маме — за дорогой французский красный лак для ногтей, который я использовал для рисования платы. Новый броневой сердечник мне достать не удалось, но зато удалось аккуратно склеить старый клеем БФ… Отремонтированный радиомаяк радостно послал в эфир свое слабое «ПИ-ПИ-ПИ», но для меня это было сравни запуску первого искусственного спутника Земли, возвестившего человечеству о начале космической эры таким-же прерывистым сигналом на частоте 20 и 40 МГц. Вот такая история…

Схема устройства

В мире существует огромное количество схем генераторов, способных генерировать колебания различной частоты и мощности. Обычно, это достаточно сложные устройства на диодах, лампах, транзисторах или других активных элементах. Их сборка и настройка требует некоторого опыта и наличия дорогих приборов. И чем выше частота и мощность генератора, тем сложнее и дороже нужны приборы, тем опытнее должен быть радиолюбитель в данной теме.

Но сегодня, мне бы хотелось рассказать о достаточно мощном генераторе ВЧ, построенном всего на одном транзисторе. Причем работать этот генератор может на частотах до 2ГГц и выше и генерировать достаточно большую мощность — от единиц до десятков ватт, в зависимости от типа применяемого транзистора. Отличительной особенностью данного генератора, является использование симметричного дипольного резонатора, своеобразного открытого колебательного контура с индуктивной и емкостной связью. Не стоит пугаться такого названия — резонатор представляет собой две параллельные металлические полоски, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.

Свои первые опыты с генераторами подобного вида я проводил ещё в начале 2000-х годов, когда для меня стали доступны мощные ВЧ-транзисторы. С тех пор я периодически возвращался к этой теме, пока в середине лета на сайте VRTP.ru не возникла тема по использованию мощного однотранзисторного генератора в качестве источника ВЧ-излучения для глушения бытовой техники (музыкальных центров, магнитол, телевизоров) за счет наведения модулированных ВЧ-токов в электронных схемах этих устройств. Накопленный материал и лег в основу данной статьи.

Схема мощного генератора ВЧ, достаточно проста и состоит из двух основных блоков:

  1. Непосредственно сам автогенератор ВЧ на транзисторе;
  2. Модулятор — устройство для периодической манипуляции (запуска) генератора ВЧ сигналом звуковой (любой другой) частоты.

Детали и конструкция

«Сердцем» нашего генератора является высокочастотный MOSFET-транзистор . Это достаточно дорогостоящий и мало распространенный элемент. Его можно купить за приемлемую цену в китайских интернет-магазинах или найти в высокочастотном радиооборудовании — усилителях/генераторах высокой частоты, а именно, в платах базовых станций сотовой связи различных стандартов. В своем большинстве эти транзисторы разрабатывались именно под данные устройства.
Такие транзисторы, визуально и конструктивно отличаются от привычных с детства многим радиолюбителям КТ315 или МП38 и представляют собой «кирпичики» с плоскими выводами на мощной металлической подложке. Они бывают маленькие и большие в зависимости от выходной мощности. Иногда, в одном корпусе располагаются два транзистора на одной подложке (истоке). Вот как они выглядят:


Линейка внизу, поможет вам оценить их размеры. Для создания генератора могут быть использованы любые MOSFET-транзисторы. Я пробовал в генераторе следующие транзисторы: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E — все они работают. Вот как данные транзисторы выглядят внутри:


Вторым, необходимым материалом для изготовления данного устройства является медь . Необходимы две полоски данного металла шириной 1-1,5см. и длинной 15-20см (для частоты 400-500 МГц). Можно сделать резонаторы любой длинны, в зависимости от желаемой частоты генератора. Ориентировочно, она равна 1/4 длинны волны.
Я использовал медь, толщиной 0,4 и 1 мм. Менее тонкие полоски — будут плохо держать форму, но в принципе и они работоспособны. Вместо меди, можно использовать и латунь . Резонаторы из альпака (вид латуни) тоже успешно работают. В самом простом варианте, резонаторы можно сделать из двух кусочков проволоки, диаметром 0,8-1,5 мм.

Помимо ВЧ-транзистора и меди, для изготовления генератора понадобится микросхема 4093 — это 4 элемента 2И-НЕ с триггерами Шмитта на входе. Её можно заменить на микросхему 4011 (4 элемента 2И-НЕ) или её российский аналог — К561ЛА7 . Также можно использовать другой генератор для модуляции, например, собранный на таймере 555 . А можно вообще исключить из схемы модулирующую часть и получить просто ВЧ-генератор.

В качестве ключевого элемента применен составной p-n-p транзистор TIP126 (можно использовать TIP125 или TIP127, они отличаются только максимально допустимым напряжением). По паспорту он выдерживает 5А, но очень сильно греется. Поэтому необходим радиатор для его охлаждения. В дальнейшем, я использовал P-канальные полевые транзисторы типа IRF4095 или P80PF55 .

Сборка устройства

Устройство может быть собрано как на печатной плате, так и навесным монтажом с соблюдением правил для ВЧ-монтажа. Топология и вид моей платы приведены ниже:

Эта плата рассчитана на транзистор типа MRF19125 или PTFA211801E . Для него прорезается отверстие в плате, соответствующее размеру истока (теплоотводящей пластины).
Одним из важных моментов сборки устройства является обеспечение теплоотвода от истока транзистора. Я применил различные радиаторы, подходящие по размеру. Для кратковременных экспериментов — таких радиаторов достаточно. Для долговременной работы — необходим радиатор достаточно большой площади или применение схемы обдува вентилятором.
Включение устройства без радиатора, чревато быстрым перегревом транзистора и выходом из строя этого дорогостоящего радиоэлемента.

Для экспериментов, мною были изготовлены несколько генераторов по разные транзисторы. Также я сделал фланцевые крепления полосковых резонаторов, чтобы можно было их менять без постоянного нагрева транзистора. Представленные ниже фотографии помогут вам разобраться в деталях монтажа.































Запуск устройства

Перед запуском генератора, необходимо еще раз проверить правильность его соединений, чтобы у вас не образовалась весьма не дешёвая кучка транзисторов с надписью «Сгорел».


Первый запуск, желательно производить с контролем потребляемого тока. Этот ток, можно ограничить до безопасного уровня использовав резистор на 2-10 Ом в цепи питания генератора (коллектор или сток модулирующего транзистора).
Работу генератора можно проверить различными приборами: поисковым приемником, сканером, частотомером или просто энергосберегающей лампой. ВЧ-излучение, мощностью более 3-5 Вт, заставляет её светиться.

ВЧ-токи легко нагревают некоторые материалы вступающие с ними в контакт в т. ч. и биологические ткани. Так, что будьте осторожны, можно получить термический ожог прикоснувшись к оголенным резонаторам (особенно при работе генераторов на мощных транзисторах). Даже небольшой генератор на транзисторе MRF284, при мощности всего около 2-х ватт — легко сжигает кожу рук, в чем вы можете убедиться на этом видео:

При некотором опыте и достаточной мощности генератора, на конце резонатора, можно зажечь т.н. «факел» — небольшой плазменный шарик, который будет подпитываться ВЧ-энергией генератора. Для этого достаточно просто поднести зажженную спичку к острию резонатора.

Т.н. «факел» на конце резонатора.

Помимо этого, можно зажечь ВЧ-разряд между резонаторами. В некоторых случаях, разряд напоминает крошечную шаровую молнию хаотично перемещающуюся по всей длине резонатора. Как это выглядит вы можете увидеть ниже. Несколько увеличивается потребляемый ток и во всем доме «гаснут» многие каналы эфирного телевидения))).

Применение устройства

Помимо этого, наш генератор может быть применен для изучения воздействия ВЧ-излучения на различные устройства, бытовую аудио и радиоаппаратуру с целью изучения их помехоустойчивости. Ну и конечно, с помощью данного генератора можно послать сигнал в космос, но это уже другая история…

P.S. Не следует путать этот ВЧ-автогенератор с различными EMP-jammers. Там генерируются импульсы высокого напряжения, а наше устройство генерирует излучение высокой частоты.

Высокочастотные генераторы служат для образования колебаний электрического тока в интервале частот от нескольких десятков килогерц до сотен мегагерц. Такие устройства создают с применением контуров колебаний LС или резонаторов на кварцах, которые являются элементами задания частоты. Схемы работы остаются такими же. В некоторых цепях контуры гармонических колебаний заменяются .

Генератор ВЧ

Устройство для остановки электросчетчика энергии служит для питания электроприборов бытового назначения. Его выходное напряжение 220 вольт, потребляемая мощность 1 киловатт. Если в приборе применить составляющие элементы с характеристиками мощнее, то от него можно запитывать более мощные устройства.

Такой прибор включается в розетку бытовой сети, от него идет питание на нагрузку потребителей. Схема электрических проводов не подвергается каким-либо изменениям. Систему заземления подключать нет необходимости. Счетчик при этом работает, но учитывает примерно 25% энергии сети.

Действие устройства остановки в подключении нагрузки не к питанию сети, а к конденсатору. Заряд этого конденсатора совпадает с синусоидой напряжения сети. Заряд происходит высокочастотными импульсами. Ток, который расходуется потребителями из сети, состоит из высокочастотных импульсов.

Счетчики (электронные) имеют преобразователь, который не чувствителен к высоким частотам. Поэтому, расход энергии импульсного вида счетчик учитывает с отрицательной погрешностью.

Схема прибора

Главные составляющие элементы прибора: выпрямитель, емкость, транзистор. Конденсатор подключен по последовательной цепи с выпрямителем, когда выпрямитель производит работу на транзистор, заряжается в данный момент времени до размера напряжения линии питания.

Зарядка осуществляется частотными импульсами 2 кГц. На нагрузке и емкости напряжение близко к синусу на 220 вольт. Для ограничения тока транзистор в период заряда емкости, предназначен резистор, подключенный с каскадом ключа по последовательной схеме.

Генератор выполнен на логических элементах. Он образует импульсы 2 кГц с амплитудой на 5 вольт. Сигнальная частота генератора определена свойствами элементов С2-R7. Такие свойства могут использоваться для настройки максимальной погрешности учета расхода энергии. Создатель импульсов выполнен на транзисторах Т2 и Т3. Он предназначен для управления ключом Т1. Создатель импульсов рассчитан так, что транзистор Т1 начинает насыщаться в открытом виде. Поэтому на нем расходуется небольшая мощность. Транзистор Т1 тоже закрывается.

Выпрямитель, трансформатор и остальные элементы создают блок питания низкой стороны схемы. Такой блок питания работает на 36 В для микросхемы генератора.

Сначала делают проверку блока питания отдельно от схемы с низким напряжением. Блок должен создавать ток выше 2-х ампер и напряжение 36 вольт, 5 вольт для генератора с малой мощностью. Далее делают наладку генератора. Для этого отключают силовую часть. От генератора должны идти импульсы размером 5 вольт, частотой 2 килогерца. Для настройки выбирают конденсаторы С2 и С3.

Создатель импульсов при проверке должен выдавать импульсный ток на транзисторе около 2 ампер, иначе транзистор выйдет из строя. Для проверки такого состояния включают шунт, при выключенной силовой схеме. Напряжение импульсов на шунте измеряют осциллографом на работающем генераторе. Основываясь на расчете, вычисляют значение тока.

Далее, проверяют силовую часть. Восстанавливают все цепи по схеме. Конденсатор отключают, вместо нагрузки применяют лампу. При подключении прибора напряжение при нормальной работоспособности прибора должно равняться 120 вольт. На осциллографе видно напряжение нагрузки импульсами с частотой, определенной генератором. Импульсы модулируются синусом напряжения сети. На сопротивлении R6 – импульсами выпрямленного напряжения.

При исправности устройства включают емкость С1, в результате напряжение повышается. При дальнейшем повышении размера емкости С1 доходит до 220 вольт. Во время этого процесса нужно контролировать температуру транзистора Т1. При сильном нагревании на небольшой нагрузке возникает опасность, что он не вошел в режим насыщения или не осуществилось полное закрытие. Тогда нужно сделать настройку создания импульсов. На практике такого нагрева не наблюдается.

В итоге, подключается нагрузка по номиналу, определяется емкость С1 такого значения, чтобы создать для нагрузки напряжение 220 вольт. Емкость С1 выбирают осторожно, с небольших значений, потому что повышение емкости резко повышает ток транзистора Т1. Амплитуду токовых импульсов определяют, если подключить осциллограф к резистору R6 по параллельной схеме. Импульсный ток не поднимется выше допускаемого для определенного транзистора. Если нужно, то ток ограничивают путем повышения значения сопротивления резистора R6. Оптимальным решением будет выбрать наименьший размер емкости конденсатора С1.

При данных радиодеталях прибор рассчитан на потребление 1 киловатта. Чтобы повысить мощность потребления, нужно применить более мощные силовые элементы ключа на транзисторе и выпрямителя.

При выключенных потребителях устройство расходует немалую мощность, учитываемую счетчиком. Поэтому лучше выключать этот прибор при отключенной нагрузки.

Принцип работы и конструкция полупроводникового генератора ВЧ

Генераторы высокой частоты выполнены на широко применяемой схеме. Различия генераторов заключаются в цепочке RС эмиттера, которая задает транзистору режим по току. Для образования обратной связи в цепи генератора от индуктивной катушки создают вывод клеммы. Генераторы ВЧ работают нестабильно на из-за влияния транзистора на колебания. Свойства транзистора могут измениться при колебаниях температуры и разности потенциалов. Поэтому образующаяся частота не остается постоянной величиной, а «плавает».

Чтобы транзистор не влиял на частоту, нужно уменьшить связь контура колебаний с транзистором до минимальной. Для этого нужно снизить размеры емкостей. На частоту оказывает влияние изменение нагрузочного сопротивления. Поэтому нужно между нагрузкой и генератором включить повторитель. Для подключения напряжения к генератору применяют постоянные блоки питания с небольшими импульсами напряжения.

Генераторы, сделанные по схеме, изображенной выше, имеют максимальные характеристики, собраны на . Во многих схемах генераторов ВЧ сигнал выхода снимается с контура колебаний через небольшой конденсатор, а также с электродов транзистора. Здесь нужно учесть, что вспомогательная нагрузка контура колебаний изменяет его свойства и частоту работы. Часто это свойство применяют для замера разных физических величин, для проверки технологических параметров.

На этой схеме показан измененный генератор высокой частоты. Значение обратной связи и лучшие условия возбуждения выбирают при помощи элементов емкости.

Из всего количества схем генераторов выделяются варианты с ударным возбуждением. Они действуют за счет возбуждения контура колебаний сильным импульсом. В итоге электронного удара в контуре образуются затухающие колебания по синусоидальной амплитуде. Такое затухание происходит из-за потерь в контуре гармонических колебаний. Скорость таких колебаний вычисляется по добротности контура.

Сигнал ВЧ на выходе будет стабильным в том случае, если импульсы будут иметь высокую частоту. Такой вид генераторов самый старый из всех рассматриваемых.

Ламповый генератор ВЧ

Чтобы получить плазму с определенными параметрами, необходимо подвести необходимую величину к разряду мощности. Для эмиттеров на плазме, работа которых основана на разряде высокой частоты, применяется схема подведения мощности. Схема изображена на рисунке.

На лампах преобразовывает энергию электрического постоянного тока в переменный ток. Главным элементом работы генератора стала электронная лампа. В нашей схеме это тетроды ГУ-92А. Это устройство представляет собой электронную лампу на четырех электродах: анод, экранирующая сетка, управляющая сетка, катод.

Сетка управления, на которую поступает сигнал высокой частоты малой амплитуды, закрывает часть электронов, когда сигнал характеризуется отрицательной амплитудой, и повышает ток на аноде, при положительном сигнале. Экранирующая сетка создает фокус электронного потока, увеличивает усиление лампы, снижает емкость прохода между сеткой управления и анодом в сравнении с 3-электродной системой в сотни раз. Это уменьшает выходные искажения частот на лампе при действии на высоких частотах.

Генератор состоит из цепей:

  1. Цепь накала с питанием низкого напряжения.
  2. Цепь возбуждения и питания сетки управления.
  3. Цепь питания сетки экрана.
  4. Анодная цепь.

Между антенной и выходом генератора находится ВЧ трансформатор. Он предназначен для отдачи мощности на эмиттер от генератора. Нагрузка контура антенны не равна величине отбираемой наибольшей мощности от генератора. Эффективность передачи мощности от каскада выхода усилителя к антенне может быть достигнута при согласовании. Элементом согласования выступает емкостный делитель в цепи контура анода.

Элементом согласования может работать трансформатор. Его наличие необходимо в разных согласующих схемах, потому что без трансформатора не осуществится высоковольтная развязка.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Поваренная книга по биполярным транзисторам

— Часть 5


Два наиболее широко используемых типа схем транзисторных генераторов сигналов — это типы генераторов, которые генерируют синусоидальные волны и используют транзисторы в качестве линейных усилительных элементов, и типы мультивибраторов, которые генерируют квадратные или прямоугольные формы сигналов и используют транзисторы в качестве цифровых переключающих элементов.

В этом месячном выпуске описаны практические способы использования биполяров в линейном режиме для создания простых, но полезных схем генератора синусоидальной волны и белого шума.В выпуске в следующем месяце серии будут рассмотрены практические мультивибраторы схем генераторов биполярных сигналов.

ОСНОВЫ ОСЦИЛЛЯТОРА

Чтобы генерировать достаточно чистые синусоидальные волны, генератор должен удовлетворять двум основным конструктивным требованиям, как показано на Рис. 1 . Во-первых, выходной сигнал усилителя (A1) должен быть подан обратно на его вход через частотно-избирательную сеть (A2) таким образом, чтобы сумма фазовых сдвигов усилителя и цепи обратной связи равнялась нулю градусов (или 360 °) при желаемая частота колебаний, т.е.е., так что x ° + y ° = 0 ° (или 360 °). Таким образом, если усилитель генерирует сдвиг фазы на 180 ° между входом и выходом, частотно-избирательная сеть должна вносить дополнительный сдвиг фазы на 180 °.

РИСУНОК 1. Основная схема и условия, необходимые для генерации синусоидальной волны.


Второе требование состоит в том, что коэффициент усиления усилителя должен точно противодействовать потерям в цепи частотно-избирательной обратной связи на желаемой частоте колебаний, чтобы получить общий коэффициент усиления системы, равный единице, т.е.g., A1 x A2 = 1. Если коэффициент усиления меньше единицы, схема не будет колебаться, а если больше единицы, она будет перегружена и будет генерировать искаженные формы волны. Сеть частотно-избирательной обратной связи обычно состоит из C-R или L-C или кварцевого фильтра; практические схемы генератора, в которых используются частотно-избирательные фильтры C-R, обычно генерируют выходные частоты ниже 500 кГц; те, которые используют частотно-избирательные фильтры L-C, обычно генерируют выходные частоты выше 500 кГц; те, которые используют кварцевые фильтры, генерируют сверхточные частоты сигнала.

ОСЦИЛЛЯТОРЫ C-R

Простейшим синусоидальным генератором C-R является генератор с фазовым сдвигом, который обычно принимает базовую форму, как показано на рис. 2 . Здесь три идентичных фильтра верхних частот C-R включены каскадом, чтобы создать фильтр третьего порядка, который вставляется между выходом и входом инвертирующего (сдвиг фазы на 180 °) усилителя; фильтр дает полный фазовый сдвиг 180 ° на частоте fo, равной примерно 1 / (14RC), поэтому полная схема имеет сдвиг контура на 360 ° при этом условии и колеблется на fo, если усилитель имеет достаточный коэффициент усиления (примерно x29), чтобы компенсировать потери в фильтре и, таким образом, получить средний коэффициент усиления контура, дробно превышающий единицу.

РИСУНОК 2. Фильтр верхних частот третьего порядка, используемый в качестве основы генератора с фазовым сдвигом.


Обратите внимание на Рисунок 2 , что каждый отдельный каскад фильтра верхних частот C-R имеет тенденцию пропускать высокочастотные сигналы, но отклоняет низкочастотные. Его выходной сигнал уменьшается на 3 дБ при частоте прерывания 1 / (2 RC) и падает на уровне 6 дБ / октаву, когда частота уменьшается ниже этого значения. Таким образом, базовый фильтр 1 кГц дает 12 дБ подавления сигнала 250 Гц и 20 дБ — сигнала 100 Гц.Фазовый угол выходного сигнала опережает входной и равен arctan 1 / (2fCR), или + 45 ° при fc. Каждая ступень C-R известна как фильтр первого порядка. Если несколько (n) таких фильтров подключены каскадом, результирующая схема называется фильтром «n-го порядка» и имеет крутизну, превышающую fc, равную (n x 6 дБ) / октаву.

На рисунке 3 показана схема практического генератора с фазовым сдвигом 800 Гц, который может работать от любого источника постоянного тока в диапазоне от 9 до 18 В. Для первоначальной настройки схемы просто отрегулируйте RV1 так, чтобы схема генерировала достаточно чистый синусоидальный сигнал на выходе, как это видно на осциллографе — выходной уровень сигнала полностью регулируется с помощью RV2.

РИСУНОК 3. Генератор с фазовым сдвигом 800 Гц.


Основные недостатки простых генераторов с фазовым сдвигом типа Figure 3 заключаются в том, что они имеют довольно низкую внутреннюю стабильность усиления и их рабочую частоту нелегко изменить. Гораздо более универсальный генератор C-R может быть построен с использованием мостовой сети Вина.

На рисунке 4 показаны основные элементы генератора моста Вина. Сеть Вина состоит из R1-C1 и R2-C2, значения которых сбалансированы так, что C1 = C2 = C, а R1 = R2 = R.Фазовые сдвиги этой сети отрицательны на низких частотах, положительны на высоких и равны нулю на центральной частоте 1 / (6,28CR), при которой сеть имеет коэффициент затухания, равный трем. Таким образом, сеть можно заставить колебаться, подключив неинвертирующий усилитель с высоким входным сопротивлением x3 между ее выходными и входными клеммами, как показано на схеме.

РИСУНОК 4. Базовая схема генератора Вина.


На рис. 5 показан простой генератор Вина с фиксированной частотой, в котором Q1 и Q2 подключены как усилители с общим эмиттером с низким коэффициентом усиления.Q2 дает коэффициент усиления по напряжению немного больше единицы и использует резистор сети Вина R1 в качестве нагрузки коллектора, а Q1 представляет высокий входной импеданс на выходе сети Вина и имеет переменное усиление через RV1. Значения компонентов показывают, что цепь колеблется с частотой около 1 кГц — при использовании RV1 следует отрегулировать так, чтобы генерировалась слегка искаженная синусоидальная волна.

РИСУНОК 5. Практический генератор Вина 1 кГц.


На рисунке 6 показана улучшенная конструкция генератора Вина, потребляющая 1.8 мА от источника питания 9 В и имеет полностью регулируемую выходную амплитуду до 6 В от пика к пику через RV2. Q1-Q2 — это пара комплементарного общего эмиттера с прямой связью, обеспечивающая очень высокий входной импеданс для базы Q1, низкий выходной импеданс коллектора Q2 и неинвертированный коэффициент усиления по напряжению от x5,5 постоянного тока и от x1 до x5,5. AC (переменная через RV1). Красный светодиод генерирует 1,5 В с низким импедансом, которые поступают на базу Q1 через R2 и, следовательно, смещают выход Q2 до значения покоя + 5 В. Сеть Wien R1-C1 и R2-C2 подключена между выходом Q2 и входом Q1, и при использовании RV1 просто настраивается так, чтобы при просмотре выходного сигнала схемы на осциллографе генерировалась стабильная и визуально чистая форма сигнала.В этом случае амплитуда колебаний ограничена на уровне примерно 6 В от пика до пика из-за начала ограничения положительного пика, когда усилитель начинает работать в режиме насыщения. Если RV1 тщательно отрегулирован, это ограничение может быть уменьшено до почти незаметного уровня, что позволяет генерировать синусоидальные волны хорошего качества с коэффициентом нелинейных искажений менее 0,5%.

РИСУНОК 6. Мостовой синусоидальный генератор Вина 1 кГц с выходом переменной амплитуды.


Цепь , рис. 6, может быть изменена для работы с ограниченным диапазоном переменной частоты путем уменьшения значений R1 и R2 до 4.7 кОм и соединить их последовательно с объединенными переменными резисторами 10 кОм. Обратите внимание, однако, что генераторы Вина с переменной частотой лучше всего строить с использованием операционных усилителей или других линейных ИС в сочетании с системами обратной связи с автоматическим регулированием усиления, используя различные стандартные схемы этого типа, которые были опубликованы в предыдущих выпусках этого журнала. .

ОСЦИЛЛЯТОРЫ L-C

Синусоидальные генераторы

C-R обычно генерируют сигналы в диапазоне от 5 Гц до 500 кГц. Генераторы L-C обычно генерируют их в диапазоне от 5 кГц до 500 МГц и состоят из частотно-избирательной цепи L-C, которая подключена к петле обратной связи усилителя.

Самым простым генератором на L-C транзисторах является генератор обратной связи с настроенным коллектором, показанный на , рис. 7, . Q1 подключен как усилитель с общим эмиттером, с базовым смещением, обеспечиваемым через R1-R2, и с эмиттерным резистором R3, развязанным по переменному току через C2. L1-C1 формирует настроенную коллекторную цепь, а обратная связь коллектор-база обеспечивается через L2, который индуктивно связан с L1 и обеспечивает действие трансформатора. Выбирая фазу этого сигнала обратной связи, можно сделать так, чтобы схема давала нулевой сдвиг фазы контура на настроенной частоте, так что она колеблется, если коэффициент усиления контура (определяемый отношением витков T1) больше единицы.

РИСУНОК 7. Настроенный коллекторный генератор обратной связи.


Особенностью любой настроенной цепи L-C является то, что фазовое соотношение между ее током включения и индуцированным напряжением изменяется от -90 ° до + 90 ° и равно нулю на центральной частоте, определяемой соотношением f = 1 / (2 LC). Таким образом, схема , рис. 7, дает нулевой общий фазовый сдвиг и колеблется на этой центральной частоте. При показанных значениях компонентов частота может быть изменена от 1 МГц до 2 МГц через C1.Эта базовая схема может быть спроектирована для работы на частотах от нескольких десятков Гц при использовании трансформатора с многослойным сердечником до десятков или сотен МГц при использовании радиочастотных технологий.

ИЗМЕНЕНИЯ ЦЕПИ

Рисунок 8 показывает простой вариант конструкции Рисунок 7 — осциллятор Хартли. Его коллекторная нагрузка L1 отводится примерно на 20% вниз от его верха, и положительная шина питания подсоединяется к этой точке; Таким образом, L1 обеспечивает действие автотрансформатора, в котором напряжение сигнала наверху L1 сдвинуто по фазе на 180 ° с напряжением на его нижнем (коллектор Q1) конце.Сигнал с верхней части катушки подается на базу Q1 через C2, и, таким образом, схема колеблется с частотой, установленной значениями L-C.

РИСУНОК 8. Базовый генератор Хартли.


Обратите внимание на приведенное выше описание, что действие генератора зависит от некоторого вида точки ответвления общего сигнала, выполненной в настроенной цепи, так что получается действие автотрансформатора с разделением по фазе. Эта точка отвода не обязательно должна быть превращена в настоящую катушку настройки, но может быть преобразована в конденсатор настройки, как в схеме генератора Колпитца, показанной на , рис. 9, .С показанными значениями компонентов эта конкретная схема колеблется примерно на 37 кГц.

РИСУНОК 9. Генератор Колпитца 37 кГц.


Модификация конструкции Колпитта, известная как осциллятор Клаппа или Гурье, показана на рис. 10 . C3 соединен последовательно с L1 и имеет небольшое значение по сравнению с C1 и C2. Следовательно, резонансная частота схемы устанавливается в основном L1 и C3 и почти не зависит от изменений емкости транзисторов и т. Д.Таким образом, схема обеспечивает отличную стабильность частоты. При показанных значениях компонентов он колеблется с частотой около 80 кГц.

РИСУНОК 10. Генератор Гурье или Клаппа, 80 кГц.


На рисунке 11 показан генератор Рейнарца, в котором катушка настройки имеет три индуктивно связанных обмотки. Положительная обратная связь достигается путем соединения сигналов коллектора и эмиттера транзистора через обмотки L1 и L2. Оба этих индуктора подключены к L3, и цепь колеблется с частотой, определяемой L3-C1.На диаграмме показаны типичные отношения витков катушки для цепи, колеблющейся с частотой несколько сотен кГц.

РИСУНОК 11. Базовый генератор Рейнарца.


Наконец, На рисунках 12, и 13, показаны версии генераторов Хартли и Колпитца с эмиттерным повторителем. В этих схемах транзисторы и настроенные схемы L1-C1 дают нулевой фазовый сдвиг на частоте колебаний, а настроенная схема дает усиление по напряжению, необходимое для обеспечения колебаний.

РИСУНОК 12. Версия генератора Хартли с эмиттерным повторителем.


РИСУНОК 13. Версия генератора Колпитца с эмиттерным повторителем.


МОДУЛЯЦИЯ

Цепи генератора L-C на Рисунки 7 с по 13 можно легко модифицировать для получения модулированных (AM или FM), а не непрерывных (CW) выходных сигналов. Рис. 14 , например, показывает схему Рис. 7 , модифицированную для работы в качестве генератора частоты биений (BFO) 456 кГц с функцией амплитудной модуляции (AM).Стандартный транзисторный трансформатор промежуточной частоты 465 кГц (T1) используется в качестве настраиваемой схемы L-C, а внешний сигнал AF может подаваться на эмиттер Q1 через C2, таким образом эффективно модулируя напряжение питания Q1 и тем самым модулируя амплитуду несущего сигнала 465 кГц. Схема может использоваться для создания глубины модуляции примерно до 40%. C1 имеет низкий импеданс для несущей 465 кГц, но высокий импеданс для сигнала модуляции AF.

РИСУНОК 14. BFO 465 кГц с функцией AM.


На рисунке 15 показана приведенная выше схема, модифицированная для обеспечения возможности частотной модуляции (FM) вместе с настройкой варактора через RV1. Кремниевый диод 1N4001 D1 используется в качестве недорогого варакторного диода, который при обратном смещении (как неотъемлемая часть его основного действия кремниевого диода) по своей сути демонстрирует емкость (в несколько десятков пФ), которая уменьшается с приложенным обратным напряжением. D1 и блокирующий конденсатор C2 подключены последовательно и эффективно подключены через настроенную схему T1 (поскольку шины питания схемы закорочены вместе, что касается сигналов переменного тока).

РИСУНОК 15. BFO 465 кГц с варакторной настройкой и функцией FM.


Следовательно, центральная частота генератора может быть изменена путем изменения емкости D1 через RV1, а FM-сигналы могут быть получены путем подачи сигнала модуляции AF на D1 через C3 и R4.

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ОСЦИЛЛЯТОРЫ

Генераторы

с кварцевым управлением обеспечивают превосходную точность и стабильность частоты. Кристаллы кварца имеют типичные значения добротности около 100 000 и обеспечивают примерно в 1000 раз большую стабильность, чем обычная схема с регулировкой L-C.Их рабочая частота (которая может варьироваться от нескольких кГц до 100 МГц) определяется механическими размерами кристалла, который можно разрезать для обеспечения последовательной или параллельной резонансной работы. Устройства с последовательным режимом демонстрируют низкий импеданс в резонансе — устройства с параллельным режимом демонстрируют высокий импеданс в резонансе.

На рисунке 16 показан кварцевый генератор с широким диапазоном, предназначенный для использования с кристаллом параллельного режима. Фактически это схема генератора Пирса, и ее можно использовать практически с любым исправным кристаллом параллельного режима от 100 кГц до 5 МГц без необходимости модификации схемы.

РИСУНОК 16. Широкодиапазонный генератор Пирса использует кристалл параллельного режима.


В качестве альтернативы, На рис. 17 показан генератор Колпитца 100 кГц, предназначенный для использования с кристаллом последовательного режима. Обратите внимание, что настроенная схема L1-C1-C2 предназначена для резонанса на той же частоте, что и кристалл, и что значения ее компонентов должны быть изменены, если используются другие частоты кристалла.

РИСУНОК 17. Генератор Колпитца 100 кГц использует кристалл последовательного режима.


Наконец, На рис. 18 показан исключительно полезный двухтранзисторный генератор, который можно использовать с любым последовательно-резонансным кристаллом от 50 кГц до 10 МГц. Q1 подключен как усилитель с общей базой, а Q2 — как эмиттерный повторитель, а выходной сигнал (от эмиттера Q2) подается обратно на вход (эмиттер Q1) через C2 и последовательно-резонансный кристалл. Эта превосходная схема будет колебаться с любым кристаллом, показывающим малейшие признаки жизни.

РИСУНОК 18. Генератор с широким диапазоном (50 кГц — 10 МГц) может использоваться практически с любым кристаллом последовательного режима.


БЕЛЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ШУМА

Одна полезная линейная, но несинусоидальная форма волны известна как белый шум, который содержит полный спектр случайно сгенерированных частот, каждая из которых имеет одинаковую среднюю мощность при усреднении за единицу времени. Белый шум имеет важное значение при тестировании усилителей AF и RF и широко используется в системах звуковых генераторов со спецэффектами.

На рисунке 19 показан простой генератор белого шума, основанный на том факте, что все стабилитроны генерируют значительный белый шум при работе с низким током.R2 и ZD1 подключены в петле отрицательной обратной связи между коллектором и базой усилителя с общим эмиттером Q1, таким образом стабилизируя рабочие уровни постоянного тока схемы, а петля развязана по переменному току через C1. Таким образом, ZD1 действует как источник белого шума, который соединен последовательно с базой Q1, который усиливает шум до полезного уровня примерно 1,0 В, от пика до пика. В этой схеме можно использовать любой стабилитрон от 5,6 до 12 В.

РИСУНОК 19. Генератор белого шума на транзисторе-стабилитроне.


РИСУНОК 20. Двухтранзисторный генератор белого шума.


Рис. 20. представляет собой простую вариацию вышеупомянутой конструкции с обратносмещенным переходом база-эмиттер транзистора 2N3904 (который «стабилитрон» составляет около 6 В), используемым в качестве генерирующего шум стабилитрона. NV


Схема транзисторного генератора. | Download Scientific Diagram

Context 1

… активным устройством в генераторе является биполярный транзистор Hewlett-Paccard AT-41485 NPN в конфигурации с общим коллектором (рис.3). Используется конфигурация с общим коллектором, поскольку она обеспечивает простую схему смещения и дает очень хорошую возможность управлять полосой пропускания отрицательного сопротивления на выходе генератора. Длина и характерное сопротивление дестабилизирующего индуктивного короткозамкнутого шлейфа (шлейф на рис. 3), подключенного к …

Контекст 2

… в общей конфигурации коллектора ( Рис.3). Используется конфигурация с общим коллектором, поскольку она обеспечивает простую схему смещения и дает очень хорошую возможность управлять полосой пропускания отрицательного сопротивления на выходе генератора.Длина и характерное сопротивление дестабилизирующего индуктивного короткозамкнутого шлейфа (шлейф на рис. 3), подключенного к выводу базы транзистора, были оптимизированы для получения отрицательного сопротивления …

Контекст 3

… к центру неизлучающего края патча, в то время как положительное постоянное напряжение подключено к заземляющей пластине. Блокирующие конденсаторы постоянного тока обозначены буквой C, R E — резистор эмиттера, а конденсатор C v фильтрует возможные колебания источника постоянного тока.Катушка индуктивности L используется как ВЧ-дроссель. Только элементы, включенные в пунктирный прямоугольник на рис. 3, внедряются в отверстие внутри нашивки. Расчетный импеданс с отрицательной действительной частью (Z d = = R d + j X d) на выходе генератора (рис. 3) показан на рис. 4. Этот импеданс получается с использованием параметров рассеяния слабого сигнала, задаваемых производитель транзисторов [14]. Эти результаты важны для изучения …

Контекст 4

… где C, R E — резистор эмиттера, а конденсатор C v фильтрует возможные колебания источника постоянного тока.Катушка индуктивности L используется как ВЧ-дроссель. Только элементы, включенные в пунктирный прямоугольник на рис. 3, внедряются в отверстие внутри нашивки. Расчетный импеданс с отрицательной действительной частью (Z d = = R d + j X d) на выходе генератора (рис. 3) показан на рис. 4. Этот импеданс получается с использованием параметров рассеяния слабого сигнала, задаваемых производитель транзисторов [14]. Эти результаты важны для изучения условий при запуске колебаний. На рис. 4 можно увидеть, что отрицательное сопротивление на выходном порте генератора существует в полосе пропускания от 600 Ом…

Контекст 5

… работа активной интегрированной антенны будет стабильной, если активная схема, нагруженная входным сопротивлением микрополосковой антенны, удовлетворяет условиям стабильной работы [12]. Взаимодействие между модифицированной микрополосковой вставкой (рис. 2) и схемой генератора (рис. 3) можно проанализировать графически. На рис. 5 показан расчетный входной импеданс антенны Z L (ω) и его возможные пересечения с отрицательными точками полного сопротивления активного устройства -Z d (A).Можно видеть, что другие петли в локусе ZL (ω) будут образовываться на частотах ниже 500 МГц или выше 3 ГГц, где нет отрицательного сопротивления на …

Контекст 6

… Пересечение кривой -Z d (A) для частоты 2,3 ГГц с геометрическим рисунком импеданса ZL (ω) происходит очень близко к точке частоты 2,3 ГГц на ZL (ω). Следовательно, на этой частоте будет выполняться уравнение (2). Это показывает, что даже такое простое моделирование может предсказать рабочую частоту с разумной точностью.Схема генератора, показанная на рис. 3, была адаптирована для интеграции внутри отверстия в заплате. Окончательная компоновка активной интегрированной антенны показана на рис. 6. …

Контекст 7

… ВЧ-дроссель (индуктор L) с рис. 3 заменен четвертьволновым длинным высокоомным микрополоском. линия заканчивается коротким замыканием RF (конденсатор C подключен между концом линии и заземляющей пластиной, рис. 6). Для постоянного напряжения эта точка изолирована от земли, и здесь подключен резистор R E.На другом конце резистора R E находится …

Идеи схемы транзисторного кварцевого генератора

Если вы ищете простой и недорогой генератор постоянной частоты.

Вот идеи схемы транзисторного кварцевого генератора. Они могут помочь вам закончить работу.

Имеется 4 следующих контура.

1 # Схема генератора несущей

25 лет назад я использовал эту схему генератора для AM-радиостанции. Я использую его как носитель радиочастоты с кристаллом 639 кГц.Схема ниже работает отлично.

Кристалл транзисторов Схема осциллятора

Примечание:

  • C1 — подстроечный резистор 2-30pF
  • Вы можете использовать любой кварцевый резонатор, например, от 100 кГц до 10 МГц.
  • Выходной сигнал представляет собой синусоидальный сигнал около 0,3-0,5 В (размах).
  • Напряжение источника питания от 3 до 12 В.

Вот полная статья несущей частоты AM. Посмотрите на схему ниже.

Перед чтением подробностей в схеме раздела.Сначала я хочу рассказать историю этого проекта. Если скучно, просто пропустите.

Мой друг работает на радиостанции AM. Он сказал, что устройство сломано. Из-за молнии. В цепи несущей частоты.

Поэтому он взял в долг на другой станции для временного использования. Но это плохо работает. Потому что частота тоже изменилась. В принципе, значение следует менять не более чем на 10%. Но это изменилось примерно на сотню герц.

Что превышает установленные стандарты Его начальник сказал, что заказал новое устройство.Но ждать нужно около двух месяцев

Итак, он проконсультировался со мной. Могу я построить эту схему?

Основная особенность заключается в том, что он может генерировать синусоидальную волну с частотой 639 000 Гц или 639 000 кГц. И диапазон амплитуд от 3 Впик до 5 Впик.

Что такое несущая волна?

Это сигнал, смешанный с аудиосигналом. Используется для передачи звукового сигнала через антенну, распространяемую в воздухе, на приемник. Считал, что эта несущая волна очень важна.И должен быть точным, как указано. Чтобы не беспокоить каналы других станций

Как получить схему

Мы знаем, что кристалл очень точно задает частоту. Я предполагаю, что кристалл на том же устройстве не будет поврежден молнией.

Так что снимите его, чтобы проверить схему проверки кристалла. Оказывается, все еще нормально.

Читать дальше: Схема тестера кристаллов с печатной платой

Тогда мы получаем схему, как указано выше, как транзисторный нестабильный мультивибратор.Я стараюсь менять детали, пока не получу лучшее.

Вы замечаете? В секции синусоидального генератора. Он состоит из нескольких частей. И, что немаловажно, без конденсаторов. Но он может легко генерировать частоту. Почему?

Насколько я знаю Между стыками внутри транзистора как бы спрятан очень маленький конденсатор.

Мы можем использовать R2 и R4 для определения формы волны. Затем я попытался использовать осциллограф для измерения различных точек.

Похоже, что в точке A необходимо получить идеальную синусоидальную форму волны.И получите напряжение примерно 0,5Vp-p

Вы задаетесь вопросом, почему мы не повышаем напряжение блока питания? Увеличить выходное напряжение по графику.

Но у меня плохие результаты. И смените на R1, R5, тоже появятся искаженные формы сигналов.

Поэтому лучше усилить сигнал позже.

После этого замерил частоту, тоже небольшое расхождение. Затем я попытался использовать триммер, чтобы соединить серию с кристаллом.

Согласно представлению, что кристалл имеет свойства, аналогичные маленькому конденсатору.

Похоже, что мы можем немного отрегулировать частоту, пока значение частоты не будет соответствовать потребностям.

Неинвертирующий усилитель

Затем нам нужно найти схему, которая увеличивает напряжение и становится буфером. При подключении к передатчику это предотвратит неисправность и повреждение этой цепи генерации частоты. Итак, это дает форму волны, которая не меняется.

Я думаю, что правильное оборудование — это буфер операционного усилителя (неинвертирующий усилитель).Я выбрал TL071, высокочастотный малошумящий операционный усилитель. Схему подключить несложно и можно купить в любом магазине. Кроме того, я попробовал LF351, но сигнал был искажен.

Поэкспериментировал со схемой, поменяв R6 и R7. Амплитуда увеличилась примерно до 3,6Vp-p. И форма волны была такой же. Что считается хорошим применением.

Блок питания

Для сектора питания цепи генератора частоты и буфера усилителя.

Хотя эта схема потребляет очень небольшой ток.Мы можем использовать стабилитроны и транзисторы. Но для удобства. Я предпочитаю использовать мгновенный IC.

Я также использую микросхему № LM317T для питания 3 В и № MC7815 и MC7915 для питания +15 В и -15 В соответственно.

Как собрать

В этом проекте мы можем собрать их на универсальной плате. Или мы можем построить печатную плату в качестве примера ниже.

Печатная плата синусоидального генератора Печатная плата буфера ОУ Печатная плата двойного источника питания 15 В

Затем посмотрите на прототип, представленный ниже.Я собираю его в металлические коробки для защиты от шума. Далее я измеряю частоту 639,001 кГц.
Он имеет расхождение только в 1 Гц.

Мой друг опробовал, за два месяца хорошо поработал.

Также, другие идеи схемы транзисторного генератора для вас. Хотя они очень древние и самые простые, они все еще имеют много применений.

Читать далее: Схема генератора тактовых импульсов на основе кристалла времени

2 # Осциллятор нестабильный мультивибратор с кварцевым контроллером

Схема генератора такого рода.Часто используется как схема часов. В этой схеме используется стабильный контроль частоты на миллион кристаллов.

И схема, в которой не используются ни конденсатор, ни индуктор.

Каждый транзистор на работу, усилитель с обратной связью. Транзисторы Q2 (2N834) подключены к схемам с коэффициентом усиления, равным 1.

Коэффициент усиления транзистора Q1 (2N834), как функция сопротивления кристалла, при резонансе.

По умолчанию сопротивление будет меньше 22К. Это сопротивление цепи обратной связи.

Следовательно, коэффициент усиления схемы Q1 больше единицы.

Выход из схемы прямоугольной формы. Размер сигнала зависит от входного напряжения в цепи. Эта схема может колебаться от 3 кГц до 10 МГц от рождения.

Давным-давно я использовал этот продукт на стандартной радиочастоте AM 639KHZ, может работать хорошо.

Выходной сигнал является синусоидальным. Очень низкие искажения. Но температура должна быть тщательно стабильной.

Вот несколько связанных сообщений, которые также могут оказаться полезными:

3 # Схема кварцевого генератора низкого напряжения с использованием полевого транзистора

Мы можем легко использовать полевой транзистор и кристалл для генерации частоты как схема кварцевого генератора низкого напряжения, 1.Питание 5В-10В.

Он может работать только при напряжении питания до 1,5 В и частоте кристалла от 100 кГц до 10 МГц.

Кристалл подключается между стоком и затвором полевого транзистора T1 BF256. Он работает в режиме резонанса в форме параллельной катушки.

Катушка индуктивности L1 обеспечивает лучшую стабильность частоты и может использовать кристалл в широком диапазоне частот. Хотя кристалл не подходит, он также работает.

Низковольтный кварцевый генератор Схема с использованием полевого транзистора

Конденсатор C1 соединен с кристаллом, чтобы действовать как «заполнитель» для фазы возврата на 180 градусов на входе полевого транзистора.Вывод будет буферизирован T2.

Эта разработанная схема протестирована для работы на частотах 100 кГц, 1 МГц, 4 МГц, 8 МГц и 10 МГц только при минимальном напряжении 1,5 В.

Детали, которые вам понадобятся
T1: BF256 Полевые транзисторы
T2: BC147 Транзисторы NPN
C1: 1 нФ 50 В (0,001 мкФ) Керамические конденсаторы
C2: 22 нФ 50 В (0,022 мкФ) Керамические конденсаторы
X’t: 100K-10 МГц Crystal
R1: резисторы 4,7 МОм 0,25 Вт
R2: резисторы 220 Ом 0,25 Вт

Рекомендуется: Генератор импульсов ЧАСЫ 60 Гц с использованием MM5369

4 # Схема симметричного гармонического осциллятора

Вот еще один транзистор идеи схемы кварцевого генератора.Это схема симметричного гармонического осциллятора. Он генерирует частоту третьей гармоники с помощью кристалла.

Эта специальная схема не имеет схемы настройки. Потому что в схемах этого типа всегда используется схема настройки.

Как это работает

Схема симметричного генератора гармоник

На схеме ниже показана схема нестабильного генератора мультивибратора. Кристалл находится на обоих эмиттерных выводах транзисторов Q1 и Q2.

Подстроечный конденсатор C5 40 пФ соединяется с кварцевым резонатором для регулировки основной частоты, чтобы получить частоту третьей гармоники по своему усмотрению.

Эта схема разработана для кристалла, который использует основную частоту 6-20 МГц. Выходная частота схемы составляет от 18 МГц до 60 МГц.

В этой схеме можно использовать обычные ВЧ-транзисторы. На выходе сигнал около 500 мВ (пик-пик). Для обычного использования этого достаточно.

Также ознакомьтесь со следующими статьями:

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Словарь электронных и технических терминов. Определение блокирующего осциллятора

Определение технических терминов и фраз
«A» «Б», «C», «D», «E», «F», «ГРАММ», «ЧАС», «Я», «J», «К», «L», «М»,
«Н», «О», «П», «Q», «Р», «S», «Т», «U», «V», «W», «ИКС», «Y», «Z»

Блокирующий осциллятор

Генератор — это схема, используемая для выработки переменного напряжения или тока. Когда генератор создается из дискретных компонентов, он требует некоторой формы усиления и обратной связи от выхода к входу.В двух схемах, показанных на этой странице, транзистор используется в усилителе, а трансформатор используется для обеспечения обратной связи.

В этом случае покрывается блокирующий осциллятор, который является разновидностью осциллятора релаксации. В генераторе этого типа используется либо конденсатор, либо катушка индуктивности для создания регенеративной обратной связи для генерации несинусоидального выходного сигнала. В этом конкретном случае в качестве реактивного компонента используется индуктор [трансформатор]. Обе схемы используют транзистор в качестве активного компонента.По сути, схема представляет собой импульсный генератор, который заставляет транзисторный усилитель отключаться на большую часть цикла.

Блокирующий генератор с трансформаторной связью

Блокирующий осциллятор — это тип генератора сигналов, используемый для создания узких импульсов или триггеров. Тип генератора, который блокирует вывод после завершения цикла в течение некоторого заранее определенного количества времени. В этом случае схема, которая производит серию импульсов с высоким коэффициентом заполнения, колеблющуюся между Vcc и землей.Базовый выход коллектора показан на правой боковой панели.


Блокирующий генератор
Описание схемы

В этой схеме используется транзистор NPN, и почти любой NPN BJT должен работать, если он рассчитан на рабочую частоту. Резистор R1 обеспечивает прямое смещение для цепи базы транзистора. Частота колебаний определяется составляющими C1 и T1, хотя значения не приводятся. Обратите внимание на изменение полярности между обмотками L1 и L2 трансформатора T1.Ток коллектора, протекающий через первичную обмотку [L1] трансформатора, индуцируется во вторичной обмотке [L2], сдвинутой по фазе на 180 градусов. Эта обратная связь является регенеративной и переводит транзистор в состояние насыщения.

Смещение постоянного тока, обеспечиваемое R1, запускает транзистор Q1 в проводящем состоянии, как только подается питание. Ток начинает течь через Q1 и первичную обмотку T1, что индуцирует напряжение во вторичной обмотке L2. Точки фазировки на трансформаторе указывают на сдвиг фаз между первичной и вторичной обмотками на 180 градусов.Отрицательное идущее напряжение на первичной обмотке преобразует положительное напряжение на базу транзистора [через C1], заставляя транзистор увеличивать ток [t0]. По мере увеличения тока коллектора напряжение, передаваемое через трансформатор, насыщает базу.

Когда коллектор полностью включается, транзисторный выход падает до нуля [t1]. Ток увеличивался через трансформатор. Когда ток коллектора достигает максимума и катушка насыщается, магнитный поток между обмотками L1 — L2 перестает изменяться.Конденсатор [C1] теперь разряжается через резистор базы и отключает напряжение смещения в цепи базы, а затем отключает ток коллектора.

Постоянная времени цепи

Постоянная времени для любой цепи определяется компонентами и их значениями. Ширина импульса выходного сигнала определяется продолжительностью времени, которое требуется трансформатору для насыщения [TC = L / R] после того, как транзистор включился и начал проводить. Чем больше индуктивность трансформатора, тем больше ширина выходного импульса [от t0 до t1].

После достижения насыщения и разрядки конденсатора, в большинстве случаев это происходит через резистор. Таким образом, время разряда [TC = RC] определяет, как долго транзистор будет выключен [удерживая выход на уровне Vcc]. Как только конденсатор разряжен, база снова смещается в прямом направлении, транзистор включается, и цикл повторяется.

Третичный блокирующий осциллятор

Это в основном та же схема, что описана ранее.Однако в этой схеме используется трансформатор с третичной обмоткой или дополнительной вторичной обмоткой. Кроме того, выходной сигнал проходит через трансформатор, а не через коллектор транзистора.


Блокирующий осциллятор

В этом случае в схеме используется транзистор PNP. Обратите внимание, что полярность обмоток трансформатора изменилась, чтобы компенсировать обратную полярность транзистора. Третичная обмотка — это третья обмотка трансформатора, имеющая такое же отношение витков, как и вторая обмотка.Третья обмотка [вторичная обмотка] L3 используется для выработки выхода.

В схеме также используется внешний входной триггер.

Для работы описываемых здесь генераторов блокировки требуется трансформатор. Другие стили генераторов, в которых используется конденсатор, будут намного меньше, хотя и будут иметь такую ​​же сложность. По этой ссылке вы найдете еще один пример генератора релаксации, в котором используется UJT и конденсатор для создания пилообразного сигнала.

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Произошла ошибка при настройке вашего пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Схема однотранзисторного синусоидального генератора

Для генерации простого генератора с фазовым сдвигом можно легко использовать схему однотранзисторного синусоидального генератора.

На выходе получается синусоида с «глыбой» внутри, что означает, что содержание искажений намного выше, около 10%.

Обычно это не проблема, часто при воспроизведении звуковых тонов более высокая гармоническая составляющая может сделать звук более привлекательным.

Чистота синусоидальной волны может быть улучшена путем размещения регулируемого резистора (25 Ом) в выводе эмиттера Q1 (x).

Резистор модифицирован, чтобы гарантировать, что схема генератора синусоидального сигнала на одном транзисторе просто колеблется, тогда синусоида будет сравнительно естественной.

Тем не менее, если уровень напряжения питания отличается, колебания могут полностью прекратиться.

Функциональную частоту можно было бы изменить, разместив переменный резистор 10 кОм последовательно вместе с R3 или изменив C1,2,3.

Генерация C1,2,3, аналогичная 100 нФ, безусловно, будет иметь рабочую частоту.

Кроме того, рабочая частота может регулироваться напряжением с помощью полевого транзистора, подключенного последовательно с R3, или оптически управляться LDR, подключенным последовательно с R3.

Схема синусоидального генератора СНЧ

Создание синусоидальных волн крайне низкой частоты (то есть ниже 0,1 Гц) создает множество проблем.

Синхронизирующие конденсаторы обычно должны быть дорогостоящими электротехническими, любые используемые усилители должны быть объединены по постоянному току, а также входной импеданс усилителя должен быть достаточно высоким.

Один из обычных методов — это сначала создать низкочастотные прямоугольные волны, а затем преобразовать большинство из них непосредственно в синусоидальную волну с помощью ряда нелинейных устройств, таких как диоды.

Схема генератора синусоидального сигнала СНЧ, показанная на рис. 1, представляет собой достаточно простой метод, зависящий от хорошо известного моста Вина.

n-канальный полевой транзистор и PNP-транзистор обычно организованы в парную схему постоянного тока, а коэффициент усиления по напряжению зависит от отрицательной обратной связи R3 и R4.

Для усиления требуется просто около трех, следовательно, если смещение, необходимое для полевого транзистора, составляет 3 В, выходной уровень, вероятно, будет примерно вдвое ниже напряжения питания.

Из-за того, что R1 может быть резистором высокого номинала, емкость конденсатора составляет всего 1 мк5 для выходных синусоидальных сигналов с частотой 0,01 Гц.

Этот конденсатор может быть выполнен из поликарбоната. Амплитуда выходного сигнала может быть изменена с помощью RV1, чтобы обеспечить низкие гармонические искажения, а также быть около 10 В от пика до пика.

Неудивительно, что при использовании этой мостовой схемы Вина стабильность частоты соответствует изменениям как напряжения питания, так и температуры.

Однопереходный транзистор (UJT) — Комплексное руководство

Однопереходный транзистор — это трехконтактное полупроводниковое устройство, которое в отличие от BJT имеет только один pn переход. Он в основном предназначен для использования в качестве одноступенчатой ​​схемы генератора для генерации импульсных сигналов, подходящих для приложений цифровых схем.

Схема генератора релаксации UJT

Однопереходный транзистор обычно может быть подключен в виде генератора релаксации, как показано на следующей базовой схеме.

Здесь компоненты RT и CT работают как элементы синхронизации и определяют частоту или частоту колебаний схемы UJT.

Для расчета частоты колебаний мы можем использовать следующую формулу, которая включает внутреннее сопротивление однопереходного транзистора η в качестве одного из параметров наряду с RT и CT для определения колебательных импульсов.

Стандартное значение выдержки для типичного устройства UJT находится между 0.4 и 0,6 . Таким образом, учитывая значение η = 0,5 и подставляя его в вышеприведенное уравнение, мы получаем:

При включении питания напряжение через резистор RT заряжает конденсатор CT до уровня питания VBB. Теперь напряжение выдержки Vp определяется величиной Vp на B1 — B2 в сочетании с отношением выдержки UJT η как: Vp = η VB1VB2 — VD.

До тех пор, пока напряжение VE на конденсаторе остается ниже Vp, на клеммах UJT на B1, B2 будет разомкнута цепь.

Но в тот момент, когда напряжение на ТТ превышает Vp, срабатывает однопереходный транзистор, быстро разряжая конденсатор и инициируя новый цикл.

Во время запуска UJT, потенциал на R1 возрастает, а потенциал на R2 падает.

Результирующая форма волны на эмиттере UJT дает пилообразный сигнал, который показывает положительный потенциал на B2 и отрицательный потенциал на выводах B1 UJT

Области применения однопереходного транзистора

Ниже приведены основные области применения, в которых широко используются однопереходные транзисторы.

  • Цепи запуска
  • Цепи генераторов
  • Источники питания с регулируемым напряжением / током.
  • Схемы на основе таймера,
  • Пилообразные генераторы,
  • Схемы управления фазой
  • Бистабильные сети

Основные характеристики

Легко доступный и дешевый : дешевая цена и легкая доступность UJT вместе с некоторыми исключительными функциями привели к широкое внедрение этого устройства во многие электронные приложения.

Низкое энергопотребление : Благодаря низкому энергопотреблению при нормальных условиях работы, устройство считается невероятным прорывом в постоянных усилиях по разработке достаточно эффективных устройств.

Высокая стабильность и надежность работы : При использовании в качестве генератора или в цепи запуска задержки, UJT работает с чрезвычайной надежностью и с чрезвычайно точным выходным откликом.

Базовая конструкция однопереходного транзистора

Рисунок № 1

UJT представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, имеющее простую конструкцию, как показано на рисунке выше.

В этой конструкции блок из слабо легированного кремниевого материала n-типа (с повышенной характеристикой сопротивления) обеспечивает пару базовых контактов, соединенных с двумя концами одной поверхности, и алюминиевый стержень, легированный на противоположной задней поверхности.

p-n переход устройства создается на границе алюминиевого стержня и кремниевого блока n-типа.

Этот сформированный таким образом одиночный переход p-n является причиной названия устройства «однопереходный» . Изначально устройство называлось двойным (двойным) базовым диодом из-за наличия пары базовых контактов.

Обратите внимание, что на приведенном выше рисунке алюминиевый стержень сплавлен / слит на кремниевом блоке в положении, более близком к контакту основания 2, чем контакт основания 1, а также контакт основания 2 стал положительным по отношению к основанию. 1 клемма по VBB вольт. Как эти аспекты влияют на работу UJT, будет видно в следующих разделах.

Символическое представление

Символическое представление однопереходного транзистора можно увидеть на изображении ниже.

Рисунок № 2

Обратите внимание, что вывод эмиттера показан под углом к ​​прямой линии, которая изображает блок из материала n-типа. Видно, что острие стрелки направлено в направлении типичного тока (отверстия), в то время как однопереходное устройство находится в прямом смещенном, срабатывающем или проводящем состоянии.

Эквивалентная схема однопереходного транзистора

Рисунок № 3

Эквивалентная схема UJT показана на изображении выше. Мы можем увидеть, насколько относительно простой кажется эта эквивалентная схема, которая включает в себя пару резисторов (один фиксированный, один регулируемый) и одиночный диод.

Сопротивление RB1 отображается как регулируемый резистор, учитывая, что его значение будет изменяться при изменении текущего IE. Фактически, в любом транзисторе, который представляет собой однопереходный, RB1 может колебаться от 5 кОм до 50 Ом для любого эквивалентного изменения IE от 0 до 50 = мкА. Межбазовое сопротивление RBB представляет собой сопротивление устройства между клеммами B1 и B2, когда IE = 0. В формуле для этого значения:

RBB = (RB1 + RB2) | IE = 0

Диапазон RBB обычно находится в пределах от 4 до 10 кОм.Размещение алюминиевых стержней, как показано на первом рисунке, обеспечивает относительные величины RB1, RB2, когда IE = 0. Мы можем оценить значение VRB1 (когда IE = 0), используя закон делителя напряжения, как показано ниже:

VRB1 = (RB1 x VBB) / (RB1 + RB2) = ηVBB (с IE = 0)

Греческая буква η (eta) известна как внутреннее сопротивление однопереходного транзисторного устройства и определяется по:

η = RB1 / (RB1 + RB2) (с IE = 0) = RB1 / RBB

Для указанного напряжения эмиттера (VE) выше VRB1 (= ηVBB) на прямое падение напряжения на диоде VD ( 0.35 → 0,70 В) диод загорится. В идеале мы можем предположить состояние короткого замыкания, так что IE начнет проводить через RB1. С помощью уравнения уровень напряжения срабатывания эмиттера может быть выражен как:

VP = ηVBB + VD

Основные характеристики и работа

Характеристики типичного однопереходного транзистора для VBB = 10 В показаны на рисунке ниже. .

Рисунок № 4

Мы видим, что для потенциала эмиттера, указанного слева от точки пика, значение IE никогда не превышает IEO (которое выражается в микроамперах).Текущий IEO более или менее соответствует току обратной утечки ICO обычного биполярного транзистора.

Эта область называется областью отсечки, как также показано на рис.

Как только достигается проводимость при VE = VP, потенциал эмиттера VE уменьшается по мере увеличения потенциала IE, что точно соответствует уменьшению сопротивления RB1 для увеличения тока IE, как объяснялось ранее.

Приведенная выше характеристика обеспечивает однопереходный транзистор с очень стабильной областью отрицательного сопротивления, что позволяет устройству работать и применяться с чрезвычайной надежностью.

Во время описанного выше процесса можно было ожидать, что в конечном итоге будет достигнута точка впадины, и любое увеличение IE за пределами этого диапазона приведет к тому, что устройство войдет в область насыщения.

На рисунке №3 показана эквивалентная схема диода в той же области с аналогичными характеристиками.

Падение значения сопротивления устройства в активной области вызвано отверстиями, введенными в блок n-типа алюминиевым стержнем p-типа, как только происходит срабатывание устройства.Это приводит к увеличению количества дырок на секции n-типа, увеличивает количество свободных электронов, вызывая повышенную проводимость (G) на устройстве с эквивалентным уменьшением его сопротивления (R ↓ = 1 / G ↑)

Важные параметры

Вы найдете три дополнительных важных параметра, связанных с однопереходным транзистором: IP, VV и IV. Все это обозначено на рисунке №4.

На самом деле это довольно легко понять. Обычно существующие характеристики эмиттера можно узнать из рисунка №5 ниже.

Рисунок № 5

Здесь мы можем заметить, что IEO (мкА) незаметен, потому что горизонтальная шкала откалибрована в миллиамперах. Каждая кривая, пересекающая вертикальную ось, — это соответствующие результаты VP. Для постоянных значений η и VD значение VP изменяется в соответствии с VBB, как указано ниже:

Лист данных однопереходного транзистора

Стандартный диапазон технических характеристик для UJT можно узнать из рисунка № 5 ниже.

Информация о расположении выводов UJT

Подробная информация о расположении выводов также включена в вышеприведенное техническое описание.Обратите внимание, что клеммы базы B1, и B2, расположены напротив друг друга, а эмиттерный вывод E расположен в центре между этими двумя.

Кроме того, основной штифт, который предполагается соединить с более высокими уровнями питания, расположен рядом с ответвлением на воротнике упаковки.

Как использовать UJT для запуска SCR

Одно относительно популярное применение UJT — для запуска силового устройства, такого как SCR.Основные компоненты схемы запуска этого типа показаны на приведенной ниже диаграмме №6.

Рисунок # 6: Запуск SCR с использованием UJT Рисунок # 7: Линия нагрузки UJT для запуска для внешнего устройства, такого как SCR

Основные компоненты синхронизации сформированы R1 и C, в то время как R2 работает как понижающие резисторы для запуска выхода Напряжение.

Как рассчитать R1

Резистор R1 должен быть рассчитан, чтобы гарантировать, что линия нагрузки, определяемая R1, проходит через характеристики устройства в области отрицательного сопротивления, то есть по направлению к правой стороне пиковой точки, но слева сторона точки впадины, как показано на Рис. 7.

Если линия нагрузки не может пересечь правую сторону пиковой точки, устройство с однопереходным соединением не может запуститься.

Формула R1, которая гарантирует состояние включения, может быть определена, если мы учтем точку пика, где IR1 = IP и VE = VP. Уравнение IR1 = IP выглядит логичным, поскольку зарядный ток конденсатора в этот момент равен нулю. Это означает, что конденсатор в этой конкретной точке переходит из состояния зарядки в состояние разрядки.

Таким образом, для вышеуказанного условия мы можем написать:

В качестве альтернативы, чтобы гарантировать полное отключение SCR:

R1> (V — Vv) / Iv

Это означает, что диапазон выбора резистора R1 должен иметь следующий вид:

(V — Vv) / Iv

Как рассчитать R2

Резистор R2 должен быть достаточно малым, чтобы гарантировать, что SCR не срабатывает ложно из-за напряжения VR2 на R2, когда IE ≅ 0 Amp.Для этого VR2 должен быть рассчитан по следующей формуле:

VR2 ≅ R2V / (R2 + RBB) (когда IE ≅ 0)

Конденсатор обеспечивает временную задержку между импульсами запуска, а также определяет длину каждого импульса.

Как рассчитать C

Ссылаясь на рисунок ниже, как только схема будет запитана, напряжение VE, равное VC, начнет заряжать конденсатор до напряжения VV с постоянной времени τ = R1C.

Рисунок № 8

Общее уравнение, определяющее период зарядки C в сети UJT, выглядит следующим образом:

vc = Vv + (V — Vv) (1 — e -t / R1C)

Благодаря нашим предыдущим вычислениям мы уже знаем напряжение на R2 в течение указанного выше периода зарядки конденсатора.Теперь, когда vc = vE = Vp, устройство UJT перейдет в состояние включения, вызывая разряд конденсатора через RB1 и R2 со скоростью, зависящей от постоянной времени:

τ = (RB1 + R2) C

Следующее уравнение можно использовать для расчета времени разряда, когда

vc = vE

vc ≅ Vpe -t / (RB1 + R2) C

Это уравнение немного изменилось сложный из-за RB1, значение которого уменьшается по мере увеличения тока эмиттера, а также других аспектов в цепи, таких как R1 и V, которые также влияют на скорость разряда C.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.