Generator de semnal: generator de funcții DIY. Circuite generatoare de înaltă frecvență
Recent mi l-au adus pentru reparare generator GUK-1. Indiferent ce m-am gândit mai târziu, am înlocuit imediat toți electroliții. O minune! Totul a funcționat. Generatorul este din vremea sovietică, iar atitudinea comuniștilor față de radioamatorii a fost așa de X... încât nu există nicio dorință de a aminti.
Aici ar dori generatorul să fie mai bun. Desigur, cel mai important inconvenient este setarea frecvenței generatorului de înaltă frecvență. Măcar au instalat niște vernier simplu, așa că a trebuit să adaug un condensator suplimentar de tăiere cu un dielectric de aer (Foto 1). Să spun adevărul, am ales foarte prost locul pentru el, ar fi trebuit să-l mut puțin. Cred ca vei tine cont de asta.
Pentru a monta mânerul a trebuit să prelungesc axa trimmerului, o bucată de sârmă de cupru cu diametrul de 3mm. Condensatorul este conectat în paralel la unitatea principală de control, fie direct, fie printr-un condensator de „întindere”, ceea ce mărește și mai mult netezimea reglajului generatorului RF. Pentru grămadă, am înlocuit și conectorii de ieșire - rudele mele erau deja în lacrimi. Aceasta completează reparația. Nu știu de unde a venit circuitul generatorului, dar se pare că totul se potrivește. Poate iti va fi de folos si tie.
Schema de circuit a generatorului combinat universal - GUK-1 este prezentată în Figura 1. Dispozitivul include două generatoare, un generator de joasă frecvență și un generator de înaltă frecvență.
DATE TEHNICE
1. Gama de frecvență a generatorului HF de la 150 kHz la 28 MHz este acoperită de cinci subdomeni cu următoarele frecvențe:
1 subbandă 150 - 340 kHz
II 340 - 800 kHz
III 800 - 1800 kHz
IV 4,0 - 10,2 MHz
V 10,2 - 28,0 MHz
2. Eroare de instalare HF nu mai mult de ±5%.
3. Generatorul RF asigură o ajustare lină a tensiunii de ieșire de la 0,05 mV la 0,1 V.
4. Generatorul asigură următoarele tipuri de lucru:
a) generare continuă;
b) modulaţie internă de amplitudine cu tensiune sinusoidală cu frecvenţa de 1 kHz.
5. Adâncime de modulație de cel puțin 30%.
6. Rezistența de ieșire a generatorului RF nu este mai mare de 200 ohmi.
7. Generatorul de joasă frecvență generează 5 frecvențe fixe: 100 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 5 kHz, 15 kHz.
8. Abaterea de frecvență permisă a generatorului LF nu este mai mare de ±10%.
9. Rezistența de ieșire a generatorului de joasă frecvență nu este mai mare de 600 ohmi.
10. Tensiunea de ieșire LF este reglabilă fără probleme de la 0 la 0,5 V.
11. Timpul de autoîncălzire al dispozitivului este de 10 minute.
12. Aparatul este alimentat de o baterie Krona de 9 V.
GENERATOR DE FRECVENȚĂ JOSĂ
Generatorul de joasă frecvență este asamblat folosind tranzistoarele VT1 și VT3. Feedback-ul pozitiv necesar pentru ca generarea să aibă loc este îndepărtat de la rezistența R10 și furnizat circuitului de bază al tranzistorului VT1 prin condensatorul C1 și circuitul de defazare corespunzător selectat de comutatorul B1 (de exemplu, C2, C3, C12.). Unul dintre rezistențele din lanț este un rezistor de reglare (R13), cu ajutorul căruia puteți regla frecvența de generare a unui semnal de joasă frecvență. Rezistorul R6 stabilește polarizarea inițială pe baza tranzistorului VT1. Tranzistorul VT2 conține un circuit pentru stabilizarea amplitudinii oscilațiilor generate. Tensiunea de ieșire sinusoidală prin C1 și R1 este furnizată rezistorului variabil R8, care reglează semnalul de ieșire al generatorului de joasă frecvență și reglează adâncimea modulației de amplitudine a generatorului de înaltă frecvență.
GENERATOR DE ÎNALTĂ FRECVENȚĂ
Generatorul RF este implementat pe tranzistoarele VT5 și VT6. De la ieșirea generatorului, prin C26, semnalul este alimentat la un amplificator asamblat pe tranzistoarele VT7 și VT8. Un modulator de semnal RF este asamblat folosind tranzistoarele VT4 și VT9. Aceeași tranzistoare sunt utilizate în circuitul de stabilizare a amplitudinii semnalului de ieșire. Nu ar fi o idee rea să faci un atenuator pentru acest generator, fie de tip T, fie de tip P. Astfel de atenuatoare pot fi calculate folosind calculatoare adecvate pentru calcularea și. Asta pare să fie tot. La revedere. K.V.Yu.
Descărcați diagrama.
Desen PCB generator RF
Desenul în format LAY a fost oferit cu amabilitate de Igor Rozhkov, pentru care îi exprim recunoștința față de mine și pentru cei care vor găsi acest desen util.
Arhiva de mai jos conține fișierul lui Igor Rozhkov pentru un generator de radio amator industrial cu cinci benzi HF - GUK-1. Placa este prezentată în format *.lay și conține o modificare a circuitului (al șaselea comutator pentru gama 1,8 - 4 MHz), publicată anterior în revista Radio 1982, Nr. 5, p. 55
Descărcați desenul PCB.
Modificarea generatorului GUK-1
Modulația FM în generatorul GUK-1.
O altă idee modernizarea generatorului GUK-1, nu am încercat, pentru că nu am propriul meu generator, dar teoretic totul ar trebui să funcționeze. Această modificare vă permite să configurați nodurile echipamentelor de recepție și de transmisie care funcționează folosind modularea în frecvență, de exemplu, stațiile radio CB. Și, nu lipsit de importanță, folosind rezistorul Rп puteți regla frecvența purtătoarei. Tensiunea folosită pentru polarizarea varicaps trebuie să fie stabilizată. În aceste scopuri puteți utiliza stabilizatori cu trei terminale cu un singur cip la o tensiune de 5V și o mică cădere de tensiune pe stabilizatorul însuși. Ca ultimă soluție, puteți asambla un stabilizator parametric format dintr-un rezistor și o diodă zener KS156A. Să estimăm valoarea rezistenței din circuitul diodei zener. Curentul de stabilizare al KS156A variază de la 3mA la 55mA. Să alegem un curent inițial al diodei Zener de 20 mA. Aceasta înseamnă că, cu o tensiune de alimentare de 9 V și o tensiune de stabilizare a diodei Zener de 5,6 V, rezistența la un curent de 20 mA ar trebui să scadă cu 9 - 5,6 = 3,4 V. R = U/I = 3,4/0,02 = 170 Ohm. Dacă este necesar, valoarea rezistenței poate fi modificată. Adâncimea de modulație este reglată de același rezistor variabil R8 - regulator de tensiune de ieșire de joasă frecvență. Dacă trebuie să modificați limitele pentru reglarea adâncimii de modulație, puteți selecta valoarea rezistorului R*.
Generatoare RF
Deci, cel mai important bloc al oricărui transmițător este generatorul. Cât de stabil și precis funcționează generatorul determină dacă cineva poate prelua semnalul transmis și îl poate primi în mod normal.
Există pur și simplu o mulțime de circuite diferite de erori pe internetul nostru iubit, care folosesc diverse generatoare. Acum clasificăm puțin acest lot.
Evaluările părților tuturor circuitelor date sunt calculate ținând cont de faptul că frecvența de funcționare a circuitului este de 60...110 MHz (adică acoperă banda noastră VHF preferată).
„Clasici ale genului”.
Tranzistorul este conectat conform unui circuit de bază comun. Divizorul de tensiune al rezistenței R1-R2 creează un decalaj al punctului de operare pe bază. Condensatorul C3 oprește R2 la frecvență înaltă.
R3 este inclus în circuitul emițătorului pentru a limita curentul care trece prin tranzistor.
Condensatorul C1 și bobina L1 formează un circuit oscilator cu setarea frecvenței.
Conder C2 oferă feedback-ul pozitiv (POF) necesar pentru generare.
Mecanism de generare
O diagramă simplificată poate fi reprezentată după cum urmează:
În loc de tranzistor, punem un anumit „element cu rezistență negativă”. În esență, este un element de întărire. Adică, curentul de la ieșire este mai mare decât curentul de la intrare (deci este dificil).
Un circuit oscilator este conectat la intrarea acestui element. Feedback-ul este furnizat de la ieșirea elementului către același circuit oscilator (prin condensatorul C2). Astfel, atunci când curentul de la intrarea elementului crește (condensatorul de buclă este reîncărcat), crește și curentul de la ieșire. Prin feedback, acesta este alimentat înapoi la circuitul oscilator - are loc „alimentarea”. Ca urmare, oscilațiile neamortizate se stabilesc în circuit.
Totul s-a dovedit a fi mai simplu decât napii aburiți (ca întotdeauna).
Soiuri
Pe internetul vast puteți găsi și următoarea implementare a aceluiași generator:
Circuitul se numește „capacitiv în trei puncte”. Principiul de funcționare este același.
În toate aceste scheme, semnalul generat poate fi îndepărtat fie direct din colectorul VT 1, fie se poate utiliza o bobină de cuplare conectată la o bobină de buclă în acest scop.
Aleg aceasta schema si ti-o recomand.
R1 – limitează curentul generatorului,
R2 – setează offset-ul de bază,
C1, L1 – circuit oscilator,
C2 – Conder POS
Bobina L1 are un robinet la care este conectat emițătorul tranzistorului. Acest robinet nu ar trebui să fie situat exact în mijloc, ci mai aproape de capătul „rece” al bobinei (adică cel conectat la firul de alimentare). În plus, nu puteți face deloc un robinet, ci înfășurați o bobină suplimentară, adică faceți un transformator:
Aceste scheme sunt identice.
Mecanism de generare:
Pentru a înțelege cum funcționează un astfel de generator, să ne uităm la al doilea circuit. În acest caz, înfășurarea din stânga (conform diagramei) va fi secundară, cea dreaptă - primară.
Când tensiunea de pe placa superioară a lui C1 crește (adică curentul din înfășurarea secundară curge „în sus”), la baza tranzistorului se aplică un impuls de deschidere prin condensatorul de feedback C2. Acest lucru face ca tranzistorul să aplice curent înfășurării primare, acest curent determină creșterea curentului din înfășurarea secundară. Există o reîncărcare de energie. În general, totul este, de asemenea, destul de simplu.
Soiuri.
Micul meu know-how: poți pune o diodă între comun și bază:
Semnalul din toate aceste circuite este îndepărtat de la emițătorul tranzistorului sau printr-o bobină suplimentară de cuplare direct din circuit.
Generator push-pull pentru leneși
Cel mai simplu circuit generator pe care l-am văzut vreodată:
În acest circuit se poate observa cu ușurință asemănarea cu un multivibrator. Vă spun mai multe - acesta este un multivibrator. Numai în loc de circuite de întârziere pe un condensator și un rezistor (circuit RC), aici sunt utilizate inductori. Rezistorul R1 stabilește curentul prin tranzistoare. În plus, fără ea, generația pur și simplu nu va funcționa.
Mecanism de generare:
Să presupunem că VT1 se deschide, curentul colectorului VT1 trece prin L1. În consecință, VT2 este închis și curentul de bază de deschidere VT1 circulă prin L2. Dar, deoarece rezistența bobinelor este de 100...1000 de ori mai mică decât rezistența rezistorului R1, atunci când tranzistorul este complet deschis, tensiunea pe ele scade la o valoare foarte mică și tranzistorul se închide. Dar! Deoarece înainte de închiderea tranzistorului, un curent mare de colector a trecut prin L1, în momentul închiderii există o supratensiune (emf de auto-inducție), care este alimentată la baza VT2 și o deschide. Totul începe de la capăt, doar cu un braț generator diferit. Și așa mai departe…
Acest generator are un singur avantaj - ușurința de fabricare. Restul sunt contra.
Deoarece nu are o legătură de sincronizare clară (circuit oscilant sau circuit RC), este foarte dificil să se calculeze frecvența unui astfel de generator. Va depinde de proprietățile tranzistoarelor utilizate, de tensiunea de alimentare, de temperatură etc. În general, este mai bine să nu folosiți acest generator pentru lucruri serioase. Cu toate acestea, în domeniul cuptorului cu microunde este folosit destul de des.
Generator push-pull pentru muncitori grei
Celălalt generator pe care îl vom lua în considerare este și un generator push-pull. Cu toate acestea, conține un circuit oscilator, ceea ce face parametrii săi mai stabili și mai predictibili. Deși, în esență, este și destul de simplu.
Ce vedem aici?
Vedem circuitul oscilator L1 C1,
Și apoi vedem câte o pereche din fiecare creatură:
Două tranzistoare: VT1, VT2
Două condensatoare de feedback: C2, C3
Două rezistențe de polarizare: R1, R2
Un ochi experimentat (și nu unul foarte experimentat) va găsi în acest circuit asemănări cu un multivibrator. Ei bine, așa este!
Ce este special la această schemă? Da, pentru că datorită utilizării comutației push-pull, vă permite să dezvoltați putere dublă, în comparație cu circuitele generatoarelor cu 1 ciclu, la aceeași tensiune de alimentare și cu condiția să se utilizeze aceleași tranzistoare. Wow! Ei bine, în general, aproape că nu are defecte :)
Mecanism de generare
Când condensatorul este reîncărcat într-o direcție sau în alta, curentul trece printr-unul dintre condensatorii de feedback către tranzistorul corespunzător. Tranzistorul se deschide și adaugă energie în direcția „dreaptă”. Asta e toată înțelepciunea.
Nu am văzut nicio versiune deosebit de sofisticată a acestei scheme...
Acum puțină creativitate.
Generator de elemente logice
Dacă folosirea tranzistorilor într-un generator vi se pare depășită sau greoaie, sau inacceptabilă din motive religioase, există o cale de ieșire! În locul tranzistorilor pot fi folosite microcircuite. Se folosește de obicei logica: elementele NU, ȘI-NU, SAU-NU, mai rar - SAU exclusiv. In general, sunt necesare doar NU elemente, restul sunt excese care nu fac decat sa inrautateasca parametrii de viteza ai generatorului.
Vedem o schemă îngrozitoare.
Pătratele cu o gaură în partea dreaptă sunt invertoare. Ei bine, sau – „elementele NU”. Orificiul indică doar că semnalul este inversat.
Care este elementul NU din punct de vedere al erudiției banale? Ei bine, adică din punct de vedere al tehnologiei analogice? Așa e, acesta este un amplificator cu ieșire inversă. Adică când crescând tensiune la intrarea amplificatorului, tensiunea de ieșire este proporțională cu scade. Circuitul invertorului poate fi descris cam așa (simplificat):
Acest lucru este, desigur, prea simplu. Dar există ceva adevăr în asta.
Cu toate acestea, acest lucru nu este atât de important pentru noi deocamdată.
Deci, să ne uităm la circuitul generatorului. Avem:
Două invertoare (DD1.1, DD1.2)
Rezistorul R1
Circuit oscilator L1 C1
Rețineți că circuitul oscilant din acest circuit este în serie. Adică, condensatorul și bobina sunt situate unul lângă celălalt. Dar acesta este încă un circuit oscilant, este calculat folosind aceleași formule și nu este mai rău (și nici mai bun) decât omologul său paralel.
Începe de la capăt. De ce avem nevoie de un rezistor?
Rezistorul creează feedback negativ (NFB) între ieșirea și intrarea elementului DD1.1. Acest lucru este necesar pentru a menține câștigul sub control - acesta este unul și, de asemenea, - pentru a crea o părtinire inițială la intrarea elementului - aceasta este două. Ne vom uita la modul în care funcționează acest lucru în detaliu undeva în tutorialul despre tehnologia analogică. Deocamdată, să înțelegem că datorită acestui rezistor, la ieșirea și intrarea elementului, în absența unui semnal de intrare, se instalează o tensiune egală cu jumătate din tensiunea de alimentare. Mai precis, media aritmetică a tensiunilor logice „zero” și „unu”. Să nu ne facem griji pentru asta deocamdată, mai avem multe de făcut...
Deci, pe un element avem un amplificator inversor. Adică un amplificator care „întoarce” semnalul cu susul în jos: dacă este mult la intrare, este puțin la ieșire și invers. Al doilea element servește pentru ca acest amplificator să nu se inverseze. Adică întoarce semnalul din nou. Și în această formă, semnalul amplificat este furnizat la ieșire, la circuitul oscilator.
Haide, să ne uităm cu atenție la circuitul oscilator? Cum este activat? Dreapta! Este conectat între ieșirea și intrarea amplificatorului. Adică creează feedback pozitiv (POF). După cum știm deja din revizuirea generatoarelor anterioare, POS este necesar pentru un generator, așa cum este valeriana pentru o pisică. Fără POS, ce nu poate face niciun generator? Așa e - entuziasmează-te. Și începeți să generați...
Probabil că toată lumea știe acest lucru: dacă conectați un microfon la intrarea unui amplificator și un difuzor la ieșire, atunci când aduceți microfonul la difuzor, începe un „fluier” urât. Aceasta nu este nimic mai mult decât generație. Alimentam semnalul de la ieșirea amplificatorului la intrare. Apare un POS. Ca rezultat, amplificatorul începe să genereze.
Ei bine, pe scurt, prin intermediul unui circuit LC, un PIC este creat în generatorul nostru, ceea ce duce la excitarea generatorului la frecvența de rezonanță a circuitului oscilator.
Ei bine, este greu?
Dacă(dificil)
{
scarpinam (napi);
Citeste inca o data;
}
Acum să vorbim despre tipurile de astfel de generatoare.
În primul rând, în loc de un circuit oscilant, puteți porni cuarțul. Rezultatul este un generator stabilizat care funcționează la frecvența cuarțului:
Dacă includeți un circuit oscilant în loc de un rezistor în circuitul OS al elementului DD1.1, puteți porni un generator folosind armonici de cuarț. Pentru a obține orice armonică, este necesar ca frecvența de rezonanță a circuitului să fie apropiată de frecvența acestei armonici:
Un generator este un sistem auto-oscilant care generează impulsuri de curent electric, în care tranzistorul joacă rolul unui element de comutare. Inițial, din momentul invenției sale, tranzistorul a fost poziționat ca element de amplificare. Prezentarea primului tranzistor a avut loc în 1947. Prezentarea tranzistorului cu efect de câmp a avut loc puțin mai târziu - în 1953. În generatoarele de impulsuri joacă rolul unui comutator și numai în generatoarele de curent alternativ își realizează proprietățile de amplificare, participând simultan la crearea unui feedback pozitiv pentru a sprijini procesul oscilator.
O ilustrare vizuală a diviziunii intervalului de frecvență
Clasificare
Generatoarele de tranzistori au mai multe clasificări:
- după intervalul de frecvență al semnalului de ieșire;
- după tipul semnalului de ieșire;
- conform principiului de functionare.
Gama de frecvență este o valoare subiectivă, dar pentru standardizare este acceptată următoarea împărțire a intervalului de frecvență:
- de la 30 Hz la 300 kHz – frecvență joasă (LF);
- de la 300 kHz la 3 MHz – frecvență medie (MF);
- de la 3 MHz la 300 MHz – frecvență înaltă (HF);
- peste 300 MHz – frecvență ultra-înaltă (microunde).
Aceasta este împărțirea intervalului de frecvență în domeniul undelor radio. Există o gamă de frecvență audio (AF) - de la 16 Hz la 22 kHz. Astfel, dorind să sublinieze gama de frecvență a generatorului, acesta se numește, de exemplu, un generator HF sau LF. Frecvențele gamei de sunet, la rândul lor, sunt de asemenea împărțite în HF, MF și LF.
În funcție de tipul de semnal de ieșire, generatoarele pot fi:
- sinusoidal – pentru generarea de semnale sinusoidale;
- funcțional – pentru auto-oscilarea semnalelor de formă specială. Un caz special este un generator de impulsuri dreptunghiulare;
- generatoarele de zgomot sunt generatoare de o gamă largă de frecvențe, în care, într-un interval de frecvență dat, spectrul semnalului este uniform de la secțiunea inferioară la cea superioară a răspunsului în frecvență.
Conform principiului de funcționare al generatoarelor:
- generatoare RC;
- generatoare LC;
- Generatoarele de blocare sunt generatoare de impulsuri scurte.
Datorită limitărilor fundamentale, oscilatoarele RC sunt de obicei utilizate în intervalele de frecvență joasă și audio, iar oscilatorii LC în domeniul de frecvență înaltă.
Circuitul generatorului
Generatoare sinusoidale RC și LC
Cel mai simplu mod de a implementa un generator de tranzistori este într-un circuit capacitiv în trei puncte - generatorul Colpitts (Fig. de mai jos).
Circuit oscilator tranzistor (oscilator Colpitts)
În circuitul Colpitts, elementele (C1), (C2), (L) sunt setate de frecvență. Elementele rămase sunt cablaje standard ale tranzistorului pentru a asigura modul de funcționare CC necesar. Un generator asamblat conform unui circuit inductiv în trei puncte — generatorul Hartley — are același design simplu de circuit (Fig. de mai jos).
Circuit generator cuplat inductiv în trei puncte (generator Hartley)
În acest circuit, frecvența generatorului este determinată de un circuit paralel, care include elementele (C), (La), (Lb). Condensatorul (C) este necesar pentru a crea feedback pozitiv AC.
Implementarea practică a unui astfel de generator este mai dificilă, deoarece necesită prezența unei inductanțe cu robinet.
Ambele generatoare de auto-oscilație sunt utilizate în principal în intervalele de frecvență medie și înaltă ca generatoare de frecvență purtătoare, în circuitele oscilatoare locale cu setare a frecvenței și așa mai departe. Regeneratoarele de receptor radio se bazează și pe generatoare de oscilatori. Această aplicație necesită stabilitate de înaltă frecvență, astfel încât circuitul este aproape întotdeauna completat cu un rezonator cu oscilație cu cuarț.
Generatorul de curent principal bazat pe un rezonator de cuarț are auto-oscilații cu o precizie foarte mare de setare a valorii frecvenței generatorului RF. Miliarde de procente sunt departe de limită. Regeneratoarele radio folosesc doar stabilizarea frecvenței cu cuarț.
Funcționarea generatoarelor în regiunea curentului de joasă frecvență și a frecvenței audio este asociată cu dificultăți în realizarea valorilor ridicate ale inductanței. Pentru a fi mai precis, în dimensiunile inductorului necesar.
Circuitul generator Pierce este o modificare a circuitului Colpitts, implementată fără utilizarea inductanței (Fig. de mai jos).
Perforați circuitul generatorului fără utilizarea inductanței
În circuitul Pierce, inductanța este înlocuită cu un rezonator de cuarț, care elimină inductorul consumator de timp și voluminos și, în același timp, limitează gama superioară de oscilații.
Condensatorul (C3) nu permite trecerii componentei DC a polarizării de bază a tranzistorului către rezonatorul de cuarț. Un astfel de generator poate genera oscilații de până la 25 MHz, inclusiv frecvența audio.
Funcționarea tuturor generatoarelor de mai sus se bazează pe proprietățile rezonante ale unui sistem oscilator compus din capacitate și inductanță. În consecință, frecvența de oscilație este determinată de evaluările acestor elemente.
Generatoarele de curent RC folosesc principiul defazării într-un circuit rezistiv-capacitiv. Cel mai frecvent utilizat circuit este un lanț cu defazare (fig. de mai jos).
Circuit generator RC cu lanț cu defazare
Elementele (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) efectuează o schimbare de fază pentru a obține feedback-ul pozitiv necesar pentru apariția auto-oscilațiilor. Generarea are loc la frecvențe pentru care defazarea este optimă (180 de grade). Circuitul de defazare introduce o atenuare puternică a semnalului, astfel încât un astfel de circuit are cerințe crescute pentru câștigul tranzistorului. Un circuit cu o punte Wien este mai puțin solicitant cu privire la parametrii tranzistorului (Fig. de mai jos).
Circuit generator RC cu pod Wien
Podul Wien dublu în formă de T constă din elemente (C1), (C2), (R3) și (R1), (R2), (C3) și este un filtru cu crestătură în bandă îngustă, reglat la frecvența de oscilație. Pentru toate celelalte frecvențe, tranzistorul este acoperit de o conexiune negativă profundă.
Generatoare de curent functionale
Generatoarele funcționale sunt proiectate pentru a genera o secvență de impulsuri de o anumită formă (forma este descrisă de o anumită funcție - de unde și numele). Cele mai comune generatoare sunt dreptunghiulare (dacă raportul dintre durata impulsului și perioada de oscilație este ½, atunci această secvență se numește „meadru”), impulsuri triunghiulare și dinți de ferăstrău. Cel mai simplu generator de impulsuri dreptunghiulare este un multivibrator, care este prezentat ca primul circuit pe care radioamatorii începători îl pot asambla cu propriile mâini (fig. de mai jos).
Circuit multivibrator - generator de impulsuri dreptunghiulare
O caracteristică specială a multivibratorului este că poate folosi aproape orice tranzistor. Durata impulsurilor și pauzelor dintre ele este determinată de valorile condensatoarelor și rezistențelor din circuitele de bază ale tranzistoarelor (Rb1), Cb1) și (Rb2), (Cb2).
Frecvența de auto-oscilație a curentului poate varia de la unități de herți la zeci de kiloherți. Auto-oscilațiile HF nu pot fi realizate pe un multivibrator.
Generatoarele de impulsuri triunghiulare (dinți de ferăstrău), de regulă, sunt construite pe baza generatoarelor de impulsuri dreptunghiulare (oscilator principal) prin adăugarea unui lanț de corecție (fig. de mai jos).
Circuit generator de impulsuri triunghiulare
Forma impulsurilor, apropiată de triunghiulară, este determinată de tensiunea de încărcare-descărcare de pe plăcile condensatorului C.
Generator de blocare
Scopul blocării generatoarelor este de a genera impulsuri de curent puternice, cu margini abrupte și ciclu de lucru redus. Durata pauzelor dintre impulsuri este mult mai mare decât durata impulsurilor în sine. Generatoarele de blocare sunt utilizate în modelele de impulsuri și dispozitivele de comparare, dar principalul domeniu de aplicare este oscilatorul principal de scanare orizontală în dispozitivele de afișare a informațiilor bazate pe tuburi catodice. Generatoarele de blocare sunt folosite cu succes și în dispozitivele de conversie a puterii.
Generatoare bazate pe tranzistoare cu efect de câmp
O caracteristică a tranzistorilor cu efect de câmp este o rezistență de intrare foarte mare, a cărei ordine este comparabilă cu rezistența tuburilor electronice. Soluțiile de circuit enumerate mai sus sunt universale, sunt pur și simplu adaptate pentru utilizarea diferitelor tipuri de elemente active. Colpitts, Hartley și alte generatoare, realizate pe un tranzistor cu efect de câmp, diferă doar prin valorile nominale ale elementelor.
Circuitele de setare a frecvenței au aceleași relații. Pentru a genera oscilații HF, este oarecum de preferat un generator simplu realizat pe un tranzistor cu efect de câmp folosind un circuit inductiv în trei puncte. Faptul este că tranzistorul cu efect de câmp, având o rezistență mare de intrare, nu are practic niciun efect de manevră asupra inductanței și, prin urmare, generatorul de înaltă frecvență va funcționa mai stabil.
Generatoare de zgomot
O caracteristică a generatoarelor de zgomot este uniformitatea răspunsului în frecvență într-un anumit interval, adică amplitudinea oscilațiilor tuturor frecvențelor incluse într-un interval dat este aceeași. Generatoarele de zgomot sunt utilizate în echipamentele de măsurare pentru a evalua caracteristicile de frecvență ale traseului testat. Generatoarele de zgomot audio sunt adesea suplimentate cu un corector de răspuns în frecvență pentru a se adapta la volumul subiectiv pentru auzul uman. Acest zgomot se numește „gri”.
Video
Există încă mai multe domenii în care utilizarea tranzistoarelor este dificilă. Acestea sunt generatoare puternice de microunde în aplicații radar și unde sunt necesare impulsuri de înaltă frecvență deosebit de puternice. Tranzistoarele puternice cu microunde nu au fost încă dezvoltate. În toate celelalte domenii, marea majoritate a oscilatoarelor sunt realizate în întregime cu tranzistori. Există mai multe motive pentru aceasta. În primul rând, dimensiunile. În al doilea rând, consumul de energie. În al treilea rând, fiabilitatea. În plus, tranzistorii, datorită naturii structurii lor, sunt foarte ușor de miniaturizat.
Ideea de a realiza un generator VHF ieftin pentru utilizare în domeniu a luat naștere când a apărut dorința de a măsura parametrii antenelor auto-asamblate contor SWR de casă. A fost posibil să se realizeze un astfel de generator rapid și convenabil folosind blocuri de module înlocuibile. Am asamblat deja mai multe generatoare pentru: difuzare 87,5 - 108 MHz, radio amator 144 - 146 MHz si 430 - 440 MHz, inclusiv benzi PRM (446 MHz), gama de televiziune digitala terestra 480 - 590 MHz. Un astfel de dispozitiv de măsurare mobil și simplu se potrivește în buzunar și, în unele privințe, nu este inferior instrumentelor de măsurare profesionale. Bara de scară poate fi completată cu ușurință prin modificarea mai multor valori în circuit sau placa modulară.
Schema structurala este același pentru toate gamele utilizate.
Acest oscilator principal(pe tranzistorul T1) cu stabilizare parametrică a frecvenței, care determină domeniul de suprapunere necesar. Pentru a simplifica designul, reglarea intervalului este efectuată de un condensator de tăiere. În practică, un astfel de circuit de comutare, cu valori nominale adecvate, pe inductori cu cip standardizat și condensatori cu cip, a fost testat până la frecventa 1300 MHz.
 |
| Foto 2. Generator cu filtru trece-jos pentru intervalele 415 - 500 MHz și 480 - 590 MHz. |
Filtru trece jos (LPF) suprimă armonicile superioare cu mai mult de 55 dB, realizate pe circuite cu inductoare L 1, L 2, L 3. Condensatoarele paralele cu inductanțe formează filtre cu crestătură reglate la a doua armonică a oscilatorului local, care asigură suprimarea suplimentară a armonicilor superioare ale oscilator local.
Amplificator liniar pe microcircuit are o impedanță de ieșire normalizată de 50 Ohmi și pentru acest circuit de comutare dezvoltă o putere de 15 până la 25 mW, suficientă pentru reglarea și verificarea parametrilor antenei, care nu necesită înregistrare. Aceasta este exact puterea de ieșire a generatorului de înaltă frecvență G4-176.Pentru simplitatea circuitului, nu există un filtru trece-jos la ieșirea microcircuitului, astfel încât suprimarea armonicilor superioare ale generatorului la ieșire are deteriorat cu 10 dB.
Microcircuitul ADL 5324 este proiectat să funcționeze la frecvențe de la 400 MHz la 4 GHz, dar practica a arătat că este destul de funcțional și la frecvențe VHF inferioare.
Alimentare pentru generatoare realizat de la o baterie cu litiu cu o tensiune de până la 4,2 volți. Dispozitivul are un conector pentru alimentare externă și reîncărcare a bateriei și un conector de înaltă frecvență pentru conectarea unui contor extern, iar un contor SWR de casă poate servi ca indicator de nivel.
Interval generator 87,5 – 108 MHz.
Opțiuni. Reglajul efectiv al frecvenței a fost de 75 – 120 MHz. Tensiune de alimentare V p = 3,3 – 4,2 V. Putere de ieșire până la 25 mW (V p = 4 V). Rezistența de ieșire Rout = 50 Ohm. Suprimarea armonicilor superioare de peste 40 dB. Neuniformitatea în intervalul de frecvență 87,5 – 108 MHz este mai mică de 2 dB. Consumul de curent nu este mai mare de 100 mA (V p = 4 V).
 |
| Orez. 1. Interval generator 87,5 - 108 MHz. |
 |
| Orez. 2. |
Generator al intervalului de radioamatori 144 - 146 MHz.
Opțiuni. Reglajul efectiv al frecvenței a fost de 120 – 170 MHz. Tensiune de alimentare V p = 3,3 – 4,2 V. Putere de ieșire până la 20 mW (V p = 4 V). Rezistența de ieșire Rout = 50 Ohm. Suprimarea armonicilor superioare de peste 45 dB. Neuniformitatea în domeniul de frecvență este mai mică de 1 dB. Consumul de curent nu este mai mare de 100 mA (V p = 4 V).
În generator, bobina inductorului este redusă la 10 spire (diametrul dornului 4 mm, diametrul firului 0,5 mm). Valorile condensatoarelor de filtru trece-jos au scăzut.
Generator al intervalului de radioamatori 430 - 440 MHz.
Opțiuni. Intervalul real de reglare la valorile indicate a fost 415 – 500 MHz. Tensiune de alimentare V p = 3,3 – 4,2 V. Putere de ieșire până la 15 mW (V p = 4 V). Rezistența de ieșire Rout = 50 Ohm. Suprimarea armonicilor superioare de peste 45 dB. Neuniformitatea în intervalul de frecvență 430 – 440 MHz este mai mică de 1 dB. Consumul de curent nu este mai mare de 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Foto 6. Proiectarea generatorului pentru intervalul 415 - 500 MHz și 480 - 590 MHz. |
Generator de televiziune digitală terestră 480 – 590 MHz.
Opțiuni. Intervalul real de reglare la valorile indicate a fost 480 – 590 MHz. Tensiune de alimentare V p = 3,3 – 4,2 V. Putere de ieșire până la 15 mW (V p = 4 V). Rezistența de ieșire Rout = 50 Ohm. Suprimarea armonicilor superioare de peste 45 dB. Neuniformitatea în domeniul de frecvență este mai mică de 1 dB. Consumul de curent nu este mai mare de 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Fig. 3 Gama generatorului 480 - 490 MHz. Interval generator 415 -500 MHz. Lg = 47 nH. C3, C4 -5,6 pF. |
Radioamatorii trebuie să primească diverse semnale radio. Acest lucru necesită prezența unui generator de frecvență joasă și de înaltă frecvență. Adesea, acest tip de dispozitiv este numit generator de tranzistori datorită caracteristicii sale de proiectare.
Informații suplimentare. Un generator de curent este un dispozitiv auto-oscilant creat și utilizat pentru a genera energie electrică într-o rețea sau pentru a converti un tip de energie în altul cu o eficiență dată.
Dispozitive cu tranzistori auto-oscilante
Generatorul de tranzistori este împărțit în mai multe tipuri:
- în funcție de intervalul de frecvență al semnalului de ieșire;
- după tipul de semnal generat;
- conform algoritmului de acţiune.
Gama de frecvență este de obicei împărțită în următoarele grupuri:
- 30 Hz-300 kHz – gama joasă, desemnată scăzută;
- 300 kHz-3 MHz – gamă medie, gamă medie desemnată;
- 3-300 MHz – gamă înaltă, desemnată HF;
- mai mult de 300 MHz – rază ultra-înaltă, cuptor cu microunde desemnat.
Acesta este modul în care radioamatorii împart intervalele. Pentru frecvențele audio, folosesc intervalul 16 Hz-22 kHz și, de asemenea, îl împart în grupuri joase, medii și înalte. Aceste frecvențe sunt prezente în orice receptor de sunet de uz casnic.
Următoarea împărțire se bazează pe tipul de semnal de ieșire:
- sinusoidal – un semnal este emis într-o manieră sinusoidală;
- funcțional – semnalele de ieșire au o formă special specificată, de exemplu, dreptunghiulară sau triunghiulară;
- generator de zgomot – se observă o gamă uniformă de frecvență la ieșire; intervalele pot varia în funcție de nevoile consumatorilor.
Amplificatoarele cu tranzistori diferă prin algoritmul lor de funcționare:
- RC – domeniu principal de aplicare – gama joasă și frecvențe audio;
- LC – domeniu principal de aplicare – frecvențe înalte;
- Oscilator de blocare - folosit pentru a produce semnale de impuls cu ciclu de lucru ridicat.
Imagine pe schemele electrice
În primul rând, să luăm în considerare obținerea unui tip de semnal sinusoidal. Cel mai faimos oscilator bazat pe un tranzistor de acest tip este oscilatorul Colpitts. Acesta este un oscilator principal cu o inductanță și doi condensatori conectați în serie. Este folosit pentru a genera frecvențele necesare. Elementele rămase asigură modul de funcționare necesar al tranzistorului la curent continuu.
Informații suplimentare. Edwin Henry Colpitz era șeful inovației la Western Electric la începutul secolului trecut. A fost un pionier în dezvoltarea amplificatoarelor de semnal. Pentru prima dată a produs un radiotelefon care permitea conversații peste Atlantic.
Oscilatorul principal Hartley este, de asemenea, cunoscut pe scară largă. El, ca și circuitul Colpitts, este destul de simplu de asamblat, dar necesită o inductanță cu priză. În circuitul Hartley, un condensator și două inductoare conectate în serie produc generare. Circuitul conține, de asemenea, o capacitate suplimentară pentru a obține feedback pozitiv.
Domeniul principal de aplicare a dispozitivelor descrise mai sus este frecvențele medii și înalte. Ele sunt folosite pentru a obține frecvențe purtătoare, precum și pentru a genera oscilații electrice de mică putere. Dispozitivele de recepție ale posturilor radio de uz casnic folosesc și generatoare de oscilații.
Toate aplicațiile enumerate nu tolerează recepția instabilă. Pentru a face acest lucru, un alt element este introdus în circuit - un rezonator de cuarț de auto-oscilații. În acest caz, precizia generatorului de înaltă frecvență devine aproape standard. Ajunge la milioane de procente. În dispozitivele de recepție ale receptoarelor radio, cuarțul este utilizat exclusiv pentru a stabiliza recepția.
În ceea ce privește generatoarele de joasă frecvență și sunet, aici există o problemă foarte serioasă. Pentru a crește precizia de reglare, este necesară o creștere a inductanței. Dar o creștere a inductanței duce la o creștere a dimensiunii bobinei, care afectează foarte mult dimensiunile receptorului. Prin urmare, a fost dezvoltat un circuit alternativ de oscilator Colpitts - oscilatorul de joasă frecvență Pierce. Nu există inductanță în el, iar în locul său este folosit un rezonator cu auto-oscilație de cuarț. În plus, rezonatorul de cuarț vă permite să tăiați limita superioară a oscilațiilor.
Într-un astfel de circuit, capacitatea împiedică componenta constantă a polarizării de bază a tranzistorului să ajungă la rezonator. Semnale de până la 20-25 MHz, inclusiv audio, pot fi generate aici.
Performanța tuturor dispozitivelor considerate depinde de proprietățile rezonante ale sistemului format din capacități și inductanțe. Rezultă că frecvența va fi determinată de caracteristicile din fabrică ale condensatoarelor și bobinelor.
Important! Un tranzistor este un element format dintr-un semiconductor. Are trei ieșiri și este capabil să controleze un curent mare la ieșire de la un semnal mic de intrare. Puterea elementelor variază. Folosit pentru amplificarea și comutarea semnalelor electrice.
Informații suplimentare. Prezentarea primului tranzistor a avut loc în 1947. Derivatul său, tranzistorul cu efect de câmp, a apărut în 1953. În 1956 Premiul Nobel pentru fizică a fost acordat pentru inventarea tranzistorului bipolar. Până în anii 80 ai secolului trecut, tuburile cu vid au fost complet forțate din electronicele radio.
Funcție generator de tranzistori
Generatoarele funcționale bazate pe tranzistoare cu auto-oscilație sunt inventate pentru a produce semnale de impulsuri repetate metodic de o formă dată. Forma lor este determinată de funcție (numele întregului grup de generatoare similare a apărut ca urmare a acestui fapt).
Există trei tipuri principale de impulsuri:
- dreptunghiular;
- triunghiular;
- dinți de ferăstrău.
Un multivibrator este adesea citat ca exemplu de cel mai simplu producător LF de semnale dreptunghiulare. Are cel mai simplu circuit pentru asamblarea DIY. Inginerii radio-electronici încep adesea cu implementarea acestuia. Caracteristica principală este absența cerințelor stricte pentru evaluările și forma tranzistoarelor. Acest lucru se întâmplă din cauza faptului că ciclul de lucru într-un multivibrator este determinat de capacitățile și rezistențele din circuitul electric al tranzistoarelor. Frecvența multivibratorului variază de la 1 Hz la câteva zeci de kHz. Este imposibil de organizat aici oscilații de înaltă frecvență.
Obținerea semnalelor triunghiulare și dinți de ferăstrău are loc prin adăugarea unui circuit suplimentar la un circuit standard cu impulsuri dreptunghiulare la ieșire. În funcție de caracteristicile acestui lanț suplimentar, impulsurile dreptunghiulare sunt transformate în impulsuri triunghiulare sau dinți de ferăstrău.
Generator de blocare
La baza sa, este un amplificator asamblat pe baza de tranzistori dispusi intr-o cascada. Domeniul de aplicare este restrâns - o sursă de semnale de impuls impresionante, dar tranzitorii în timp (durată de la miimi la câteva zeci de microsecunde) cu feedback pozitiv inductiv mare. Ciclul de funcționare este mai mare de 10 și poate ajunge la câteva zeci de mii în valori relative. Există o claritate serioasă a fronturilor, practic nu diferă ca formă de dreptunghiuri regulate geometric. Sunt utilizate pe ecranele dispozitivelor cu raze catodice (kinescop, osciloscop).
Generatoare de impulsuri bazate pe tranzistoare cu efect de câmp
Principala diferență dintre tranzistoarele cu efect de câmp este că rezistența de intrare este comparabilă cu rezistența tuburilor electronice. Circuitele Colpitts și Hartley pot fi, de asemenea, asamblate folosind tranzistoare cu efect de câmp, numai bobinele și condensatoarele trebuie selectate cu caracteristicile tehnice adecvate. În caz contrar, generatoarele de tranzistori cu efect de câmp nu vor funcționa.
Circuitele care stabilesc frecvența sunt supuse acelorași legi. Pentru producerea de impulsuri de înaltă frecvență, un dispozitiv convențional asamblat folosind tranzistori cu efect de câmp este mai potrivit. Tranzistorul cu efect de câmp nu ocolește inductanța din circuite, astfel încât generatoarele de semnal RF funcționează mai stabil.
Regeneratoare
Circuitul LC al generatorului poate fi înlocuit prin adăugarea unui rezistor activ și negativ. Aceasta este o modalitate regenerativă de a obține un amplificator. Acest circuit are feedback pozitiv. Datorită acestui fapt, pierderile din circuitul oscilator sunt compensate. Circuitul descris se numește regenerat.
Generator de zgomot
Principala diferență este caracteristicile uniforme ale frecvențelor joase și înalte în domeniul necesar. Aceasta înseamnă că răspunsul de amplitudine al tuturor frecvențelor din acest interval nu va fi diferit. Ele sunt utilizate în principal în echipamentele de măsurare și în industria militară (în special avioane și rachete). În plus, așa-numitul zgomot „gri” este folosit pentru a percepe sunetul de urechea umană.
Generator de sunet simplu DIY
Să luăm în considerare cel mai simplu exemplu - maimuța urlatoare. Ai nevoie doar de patru elemente: un condensator de film, 2 tranzistoare bipolare și un rezistor pentru reglare. Sarcina va fi un emițător electromagnetic. O baterie simplă de 9V este suficientă pentru a alimenta dispozitivul. Funcționarea circuitului este simplă: rezistorul stabilește polarizarea la baza tranzistorului. Feedback-ul are loc prin condensator. Rezistorul de reglare modifică frecvența. Sarcina trebuie să aibă rezistență ridicată.
Cu toată varietatea de tipuri, dimensiuni și design ale elementelor luate în considerare, tranzistoarele puternice pentru frecvențe ultraînalte nu au fost încă inventate. Prin urmare, generatoarele bazate pe tranzistoare cu auto-oscilație sunt utilizate în principal pentru intervalele de frecvență joasă și înaltă.
Video
