Máy phát RF mạnh mẽ dựa trên bóng bán dẫn MOSFET. Máy phát LC dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường
Chào buổi chiều các đài nghiệp dư thân mến! Chào mừng đến với trang web ““
Chúng tôi lắp ráp một bộ tạo tín hiệu - một bộ tạo chức năng. Phần 1.
Trong bài học này Trường học dành cho người mới bắt đầu phát thanh nghiệp dư Chúng tôi sẽ tiếp tục trang bị cho phòng thí nghiệm vô tuyến của mình những dụng cụ đo lường cần thiết. Hôm nay chúng ta sẽ bắt đầu thu thập máy phát chức năng. Thiết bị này cần thiết trong quá trình thực hành của một người phát thanh nghiệp dư để thiết lập nhiều loại mạch vô tuyến nghiệp dư– bộ khuếch đại, thiết bị kỹ thuật số, các bộ lọc khác nhau và nhiều thiết bị khác. Ví dụ: sau khi lắp ráp máy phát điện này, chúng tôi sẽ nghỉ giải lao một chút trong thời gian đó chúng tôi sẽ tạo ra một thiết bị nhạc nhẹ đơn giản. Vì vậy, để cấu hình chính xác các bộ lọc tần số của mạch, thiết bị này sẽ rất hữu ích cho chúng ta.
Tại sao thiết bị này được gọi là máy phát chức năng chứ không chỉ là máy phát (máy phát tần số thấp, máy phát tần số cao). Thiết bị mà chúng tôi sẽ sản xuất tạo ra ba tín hiệu khác nhau ở đầu ra: hình sin, hình chữ nhật và răng cưa. Để làm cơ sở cho việc thiết kế, chúng tôi sẽ lấy sơ đồ của S. Andreev, được công bố trên trang web trong phần: Mạch – Máy phát điện.
Đầu tiên, chúng ta cần nghiên cứu kỹ mạch điện, hiểu nguyên lý hoạt động của nó và thu thập các bộ phận cần thiết. Nhờ sử dụng vi mạch chuyên dụng trong mạch ICL8038 vốn được thiết kế chính xác để xây dựng một bộ tạo hàm, thiết kế hóa ra khá đơn giản.
Tất nhiên, giá của sản phẩm phụ thuộc vào nhà sản xuất, khả năng của cửa hàng và nhiều yếu tố khác, nhưng trong trường hợp này, chúng tôi đang theo đuổi một mục tiêu: tìm ra thành phần vô tuyến cần thiết có chất lượng chấp nhận được và , quan trọng nhất là giá cả phải chăng. Bạn có thể nhận thấy rằng giá của một vi mạch phụ thuộc rất nhiều vào nhãn hiệu của nó (AC, BC và SS). Chip càng rẻ thì hiệu năng của nó càng kém. Tôi khuyên bạn nên chọn chip “BC”. Đặc điểm của nó không khác lắm so với “AS”, nhưng tốt hơn nhiều so với “SS”. Nhưng tất nhiên về nguyên tắc, vi mạch này cũng sẽ hoạt động.
Chúng tôi lắp ráp một bộ tạo hàm đơn giản cho phòng thí nghiệm của một người mới làm quen với đài phát thanh nghiệp dư
Chúc một ngày tốt lành, các đài phát thanh nghiệp dư thân mến! Hôm nay chúng ta sẽ tiếp tục thu thập máy phát chức năng. Để bạn không phải nhảy lung tung giữa các trang của trang, tôi sẽ đăng lại sơ đồ mạch máy phát chức năng, mà chúng tôi đang tập hợp:
Tôi cũng đang đăng bảng dữ liệu (mô tả kỹ thuật) của vi mạch ICL8038 và KR140UD806:
(151,5 KiB, 5.859 lượt truy cập)
(130,7 KiB, 3.396 lượt truy cập)
Tôi đã thu thập các bộ phận cần thiết để lắp ráp máy phát điện (tôi có một số - điện trở không đổi và tụ điện cực, phần còn lại được mua ở cửa hàng linh kiện radio):
Các bộ phận đắt nhất là vi mạch ICL8038 - 145 rúp và công tắc cho 5 và 3 vị trí - 150 rúp. Tổng cộng, bạn sẽ phải chi khoảng 500 rúp cho chương trình này. Như bạn có thể thấy trong ảnh, công tắc có năm vị trí là hai phần (không có một phần), nhưng điều này không đáng sợ, nhiều hơn vẫn tốt hơn ít, đặc biệt vì chúng ta có thể cần phần thứ hai. Nhân tiện, các công tắc này hoàn toàn giống nhau và số lượng vị trí được xác định bởi một nút chặn đặc biệt, bạn có thể tự đặt số lượng vị trí cần thiết. Trong ảnh tôi có hai đầu nối đầu ra, mặc dù trên lý thuyết nên có ba đầu nối: chung, 1:1 và 1:10. Nhưng bạn có thể cài đặt một công tắc nhỏ (một đầu ra, hai đầu vào) và chuyển đầu ra mong muốn sang một đầu nối. Ngoài ra, tôi muốn thu hút sự chú ý đến điện trở R6 không đổi. Không có xếp hạng 7,72 MOhm trong dòng điện trở megaohm; xếp hạng gần nhất là 7,5 MOhm. Để có được giá trị mong muốn, bạn sẽ phải sử dụng điện trở 220 kOhm thứ hai, nối chúng nối tiếp.
Tôi cũng muốn bạn chú ý đến thực tế là chúng ta sẽ không hoàn thành việc lắp ráp và điều chỉnh mạch này để lắp ráp một bộ tạo hàm. Để làm việc thoải mái với máy phát điện, chúng ta phải biết tần số nào đang được tạo ra tại thời điểm hoạt động hoặc chúng ta có thể cần đặt một tần số nhất định. Để không sử dụng thêm các thiết bị cho những mục đích này, chúng tôi sẽ trang bị cho máy phát điện của mình một máy đo tần số đơn giản.
Trong phần thứ hai của bài học, chúng ta sẽ nghiên cứu một phương pháp sản xuất bảng mạch in khác - phương pháp LUT (laser-iron). Chúng tôi sẽ tự tạo bảng trong một đài phát thanh nghiệp dư phổ biến chương trình tạo bảng mạch in – BỐ CỤC SPRINT.
Tôi sẽ không giải thích cho bạn cách làm việc với chương trình này. Trong bài học tiếp theo, trong tệp video, tôi sẽ hướng dẫn bạn cách tạo bảng mạch in trong chương trình này, cũng như toàn bộ quy trình tạo bảng mạch bằng phương pháp LUT.
Những người nghiệp dư vô tuyến cần nhận được nhiều tín hiệu vô tuyến khác nhau. Điều này đòi hỏi sự hiện diện của một máy phát tần số thấp và tần số cao. Loại thiết bị này thường được gọi là máy phát điện bán dẫn do đặc điểm thiết kế của nó.
Thông tin thêm. Máy phát điện là một thiết bị tự dao động được tạo ra và sử dụng để tạo ra năng lượng điện trong mạng hoặc chuyển đổi một loại năng lượng này thành một loại năng lượng khác với hiệu suất nhất định.
Thiết bị bán dẫn tự dao động
Máy phát điện bán dẫn được chia thành nhiều loại:
- theo dải tần của tín hiệu đầu ra;
- theo loại tín hiệu được tạo ra;
- theo thuật toán hành động.
Dải tần số thường được chia thành các nhóm sau:
- 30 Hz-300 kHz – dải thấp, được chỉ định là thấp;
- 300 kHz-3 MHz – dải trung bình, tầm trung được chỉ định;
- 3-300 MHz – dải cao, được chỉ định là HF;
- hơn 300 MHz – dải cực cao, vi sóng được chỉ định.
Đây là cách những người nghiệp dư phát thanh phân chia các phạm vi. Đối với tần số âm thanh, họ sử dụng dải tần 16 Hz-22 kHz và cũng chia thành các nhóm thấp, trung bình và cao. Những tần số này có mặt trong bất kỳ máy thu âm thanh gia đình nào.
Sự phân chia sau đây dựa trên loại tín hiệu đầu ra:
- hình sin - tín hiệu được phát ra theo dạng hình sin;
- chức năng - tín hiệu đầu ra có hình dạng được chỉ định đặc biệt, ví dụ: hình chữ nhật hoặc hình tam giác;
- máy tạo tiếng ồn – dải tần số đồng đều được quan sát ở đầu ra; phạm vi có thể thay đổi tùy theo nhu cầu của người tiêu dùng.
Bộ khuếch đại bóng bán dẫn khác nhau về thuật toán hoạt động của chúng:
- RC – lĩnh vực ứng dụng chính – dải tần thấp và tần số âm thanh;
- LC – lĩnh vực ứng dụng chính – tần số cao;
- Bộ tạo dao động chặn - dùng để tạo ra tín hiệu xung có chu kỳ hoạt động cao.
Hình ảnh trên sơ đồ điện
Đầu tiên, hãy xem xét việc thu được loại tín hiệu hình sin. Bộ tạo dao động nổi tiếng nhất dựa trên bóng bán dẫn loại này là bộ tạo dao động Colpitts. Đây là một bộ dao động chính có một điện cảm và hai tụ điện mắc nối tiếp. Nó được sử dụng để tạo ra các tần số cần thiết. Các phần tử còn lại cung cấp chế độ hoạt động cần thiết của bóng bán dẫn ở dòng điện một chiều.
Thông tin thêm. Edwin Henry Colpitz là người đứng đầu bộ phận đổi mới tại Western Electric vào đầu thế kỷ trước. Ông là người tiên phong trong việc phát triển bộ khuếch đại tín hiệu. Lần đầu tiên ông sản xuất ra một chiếc điện thoại vô tuyến cho phép đàm thoại xuyên Đại Tây Dương.
Bộ dao động chính Hartley cũng được biết đến rộng rãi. Nó, giống như mạch Colpitts, lắp ráp khá đơn giản nhưng đòi hỏi một điện cảm có nấc điều chỉnh. Trong mạch Hartley, một tụ điện và hai cuộn cảm mắc nối tiếp sẽ tạo ra máy phát điện. Mạch cũng chứa một điện dung bổ sung để thu được phản hồi dương.
Lĩnh vực ứng dụng chính của các thiết bị được mô tả ở trên là tần số trung bình và cao. Chúng được sử dụng để thu được tần số sóng mang cũng như tạo ra các dao động điện công suất thấp. Thiết bị thu sóng của các đài phát thanh gia đình cũng sử dụng bộ tạo dao động.
Tất cả các ứng dụng được liệt kê đều không chịu được khả năng thu tín hiệu không ổn định. Để làm điều này, một phần tử khác được đưa vào mạch - một bộ cộng hưởng thạch anh tự dao động. Trong trường hợp này, độ chính xác của máy phát tần số cao gần như trở thành tiêu chuẩn. Nó đạt tới phần triệu của một phần trăm. Trong các thiết bị thu của máy thu sóng vô tuyến, thạch anh được sử dụng riêng để ổn định khả năng thu sóng.
Đối với máy phát âm thanh và tần số thấp, ở đây có một vấn đề rất nghiêm trọng. Để tăng độ chính xác điều chỉnh, cần phải tăng độ tự cảm. Nhưng độ tự cảm tăng dẫn đến kích thước của cuộn dây tăng, điều này ảnh hưởng lớn đến kích thước của máy thu. Do đó, một mạch dao động Colpitts thay thế đã được phát triển - mạch dao động tần số thấp Pierce. Không có điện cảm trong nó, và thay vào đó là một bộ cộng hưởng tự dao động bằng thạch anh được sử dụng. Ngoài ra, bộ cộng hưởng thạch anh cho phép bạn cắt giới hạn dao động trên.
Trong mạch như vậy, điện dung ngăn cản thành phần không đổi của độ lệch cơ sở của bóng bán dẫn đến bộ cộng hưởng. Tín hiệu lên tới 20-25 MHz, bao gồm cả âm thanh, có thể được tạo tại đây.
Hiệu suất của tất cả các thiết bị được xem xét phụ thuộc vào đặc tính cộng hưởng của hệ thống bao gồm điện dung và điện cảm. Theo đó, tần số sẽ được xác định bởi đặc tính xuất xưởng của tụ điện và cuộn dây.
Quan trọng! Transistor là một phần tử được làm từ chất bán dẫn. Nó có ba đầu ra và có khả năng điều khiển dòng điện lớn ở đầu ra từ tín hiệu đầu vào nhỏ. Sức mạnh của các yếu tố khác nhau. Dùng để khuếch đại và chuyển đổi tín hiệu điện.
Thông tin thêm. Buổi giới thiệu bóng bán dẫn đầu tiên được tổ chức vào năm 1947. Đạo hàm của nó, bóng bán dẫn hiệu ứng trường, xuất hiện vào năm 1953. Năm 1956 Giải Nobel Vật lý được trao cho phát minh ra bóng bán dẫn lưỡng cực. Đến những năm 80 của thế kỷ trước, ống chân không đã bị loại bỏ hoàn toàn khỏi thiết bị điện tử vô tuyến.
Máy phát điện bán dẫn chức năng
Các máy phát chức năng dựa trên các bóng bán dẫn tự dao động được phát minh để tạo ra các tín hiệu xung lặp lại một cách có phương pháp có hình dạng nhất định. Hình thức của chúng được xác định bởi chức năng (tên của toàn bộ nhóm các trình tạo tương tự xuất hiện do điều này).
Có ba loại xung lực chính:
- hình hộp chữ nhật;
- hình tam giác;
- răng cưa.
Bộ dao động đa năng thường được coi là ví dụ về bộ tạo tín hiệu hình chữ nhật LF đơn giản nhất. Nó có mạch đơn giản nhất để lắp ráp DIY. Các kỹ sư điện tử vô tuyến thường bắt đầu với việc triển khai nó. Đặc điểm chính là không có các yêu cầu nghiêm ngặt về xếp hạng và hình dạng của bóng bán dẫn. Điều này xảy ra do chu kỳ làm việc trong bộ dao động đa năng được xác định bởi điện dung và điện trở trong mạch điện của bóng bán dẫn. Tần số trên bộ dao động đa năng dao động từ 1 Hz đến vài chục kHz. Không thể tổ chức các dao động tần số cao ở đây.
Tín hiệu răng cưa và hình tam giác thu được bằng cách thêm một mạch bổ sung vào mạch tiêu chuẩn có xung hình chữ nhật ở đầu ra. Tùy thuộc vào đặc điểm của chuỗi bổ sung này, các xung hình chữ nhật được chuyển đổi thành xung hình tam giác hoặc răng cưa.
Chặn máy phát điện
Về cốt lõi, nó là một bộ khuếch đại được lắp ráp trên cơ sở các bóng bán dẫn được sắp xếp thành một tầng. Lĩnh vực ứng dụng hẹp - một nguồn tín hiệu xung ấn tượng nhưng nhất thời theo thời gian (thời lượng từ một phần nghìn đến vài chục micro giây) với phản hồi dương cảm ứng lớn. Chu kỳ nhiệm vụ lớn hơn 10 và có thể đạt tới vài chục nghìn giá trị tương đối. Mặt trước có độ sắc nét cao, hình dạng thực tế không khác gì các hình chữ nhật thông thường về mặt hình học. Chúng được sử dụng trong màn hình của các thiết bị tia âm cực (kinescope, dao động ký).
Máy tạo xung dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường
Sự khác biệt chính giữa các bóng bán dẫn hiệu ứng trường là điện trở đầu vào tương đương với điện trở của ống điện tử. Mạch Colpitts và Hartley cũng có thể được lắp ráp bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn hiệu ứng trường, chỉ cần chọn cuộn dây và tụ điện có đặc tính kỹ thuật phù hợp. Nếu không, bộ tạo bóng bán dẫn hiệu ứng trường sẽ không hoạt động.
Các mạch đặt tần số phải tuân theo các định luật tương tự. Để sản xuất xung tần số cao, một thiết bị thông thường được lắp ráp bằng bóng bán dẫn hiệu ứng trường sẽ phù hợp hơn. Transistor hiệu ứng trường không bỏ qua điện cảm trong mạch nên bộ tạo tín hiệu RF hoạt động ổn định hơn.
Máy tái sinh
Mạch LC của máy phát có thể được thay thế bằng cách thêm một điện trở dương và âm. Đây là một cách tái tạo để có được một bộ khuếch đại. Mạch này có phản hồi tích cực. Nhờ đó, tổn thất trong mạch dao động được bù đắp. Mạch được mô tả được gọi là tái sinh.
Máy tạo tiếng ồn
Sự khác biệt chính là đặc tính thống nhất của tần số thấp và cao trong phạm vi yêu cầu. Điều này có nghĩa là đáp ứng biên độ của tất cả các tần số trong dải này sẽ không khác nhau. Chúng được sử dụng chủ yếu trong các thiết bị đo lường và trong ngành công nghiệp quân sự (đặc biệt là máy bay và tên lửa). Ngoài ra, cái gọi là tiếng ồn “xám” được sử dụng để cảm nhận âm thanh bằng tai người.
Máy phát âm thanh DIY đơn giản
Hãy xem xét ví dụ đơn giản nhất - con khỉ hú. Bạn chỉ cần bốn phần tử: một tụ điện màng, 2 bóng bán dẫn lưỡng cực và một điện trở để điều chỉnh. Tải sẽ là một bộ phát điện từ. Một pin 9V đơn giản là đủ để cung cấp năng lượng cho thiết bị. Hoạt động của mạch rất đơn giản: điện trở đặt độ lệch cho đế của bóng bán dẫn. Phản hồi xảy ra thông qua tụ điện. Điện trở điều chỉnh thay đổi tần số. Tải phải có điện trở cao.
Với tất cả sự đa dạng về chủng loại, kích thước và thiết kế của các phần tử được xem xét, các bóng bán dẫn mạnh mẽ cho tần số cực cao vẫn chưa được phát minh. Do đó, máy phát điện dựa trên bóng bán dẫn tự dao động được sử dụng chủ yếu cho dải tần số thấp và cao.
Băng hình
Các máy phát tần số cao được đề xuất được thiết kế để tạo ra các dao động điện trong dải tần từ hàng chục kHz đến hàng chục và thậm chí hàng trăm MHz. Theo quy luật, các máy phát điện như vậy được chế tạo bằng cách sử dụng mạch dao động LC hoặc bộ cộng hưởng thạch anh, là các phần tử cài đặt tần số. Về cơ bản, điều này không làm thay đổi mạch một cách đáng kể, vì vậy máy phát LC tần số cao sẽ được thảo luận dưới đây. Lưu ý rằng, nếu cần, các mạch dao động trong một số mạch máy phát điện (ví dụ, xem Hình 12.4, 12.5) có thể dễ dàng thay thế bằng bộ cộng hưởng thạch anh.
Máy phát tần số cao (Hình 12.1, 12.2) được chế tạo theo mạch “ba điểm cảm ứng” truyền thống, đã được chứng minh trong thực tế. Chúng khác nhau ở chỗ có mạch phát RC, mạch này thiết lập chế độ hoạt động của bóng bán dẫn (Hình 12.2) cho dòng điện một chiều. Để tạo phản hồi trong máy phát, người ta tạo một vòi từ cuộn cảm (Hình 12.1, 12.2) (thường là từ 1/3... 1/5 phần của nó, tính từ đầu nối đất). Sự mất ổn định của các máy phát tần số cao sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực là do hiệu ứng shunt đáng chú ý của chính bóng bán dẫn đối với mạch dao động. Khi nhiệt độ và/hoặc điện áp nguồn thay đổi, các đặc tính của bóng bán dẫn thay đổi rõ rệt, do đó tần số phát điện “nổi”. Để làm suy yếu ảnh hưởng của bóng bán dẫn đến tần số hoạt động của thế hệ, kết nối của mạch dao động với bóng bán dẫn phải được làm yếu đi càng nhiều càng tốt, giảm điện dung chuyển tiếp xuống mức tối thiểu. Ngoài ra, tần số phát điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi những thay đổi về điện trở tải. Vì vậy, việc lắp thêm một bộ theo dõi bộ phát (nguồn) giữa máy phát và điện trở tải là vô cùng cần thiết.
Để cấp điện cho máy phát điện, nên sử dụng nguồn điện ổn định, có điện áp gợn sóng thấp.
Máy phát điện sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường (Hình 12.3) có những đặc tính tốt nhất.
Các máy phát tần số cao được lắp ráp bằng mạch “ba điểm điện dung” sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực và hiệu ứng trường được thể hiện trên Hình 2. 12,4 và 12,5. Về cơ bản, xét về đặc tính, mạch ba điểm “điện cảm” và “điện dung” không khác nhau, tuy nhiên, trong mạch “ba điểm điện dung” không cần phải tạo thêm một cực ở cuộn cảm.
Trong nhiều mạch máy phát điện (Hình 12.1 - 12.5 và các mạch khác), tín hiệu đầu ra có thể được lấy trực tiếp từ mạch dao động thông qua một tụ điện nhỏ hoặc qua một cuộn dây ghép cảm ứng phù hợp, cũng như từ các điện cực của phần tử hoạt động (bóng bán dẫn) không được nối đất bằng dòng điện xoay chiều. Cần lưu ý rằng tải bổ sung của mạch dao động sẽ thay đổi đặc tính và tần số hoạt động của nó. Đôi khi đặc tính này được sử dụng “vì mục đích tốt” - nhằm mục đích đo các đại lượng vật lý và hóa học khác nhau cũng như theo dõi các thông số công nghệ.
Trong bộ lễ phục. Hình 12.6 cho thấy sơ đồ của một phiên bản được sửa đổi một chút của máy phát RF - “ba điểm điện dung”. Độ sâu của phản hồi dương và điều kiện tối ưu để kích thích máy phát được chọn bằng cách sử dụng các phần tử mạch điện dung.
Mạch máy phát điện được hiển thị trong hình. 12.7, hoạt động trong phạm vi rộng các giá trị điện cảm của cuộn dây mạch dao động (từ 200 μH đến 2 H) [R 7/90-68]. Máy phát như vậy có thể được sử dụng làm máy phát tín hiệu tần số cao phạm vi rộng hoặc làm bộ chuyển đổi đo các đại lượng điện và phi điện thành tần số, cũng như trong mạch đo điện cảm.
Máy phát điện dựa trên các phần tử hoạt động có đặc tính dòng điện-điện áp hình chữ N (điốt đường hầm, điốt lambda và các chất tương tự của chúng) thường chứa nguồn dòng, phần tử hoạt động và phần tử cài đặt tần số (mạch LC) có kết nối song song hoặc nối tiếp. Trong bộ lễ phục. Hình 12.8 cho thấy mạch của máy phát RF dựa trên một phần tử có đặc tính dòng điện-điện áp hình lambda. Tần số của nó được điều khiển bằng cách thay đổi điện dung động của bóng bán dẫn khi dòng điện chạy qua chúng thay đổi.
Đèn LED NI ổn định điểm vận hành và cho biết máy phát điện đang bật.
Một máy phát dựa trên chất tương tự của diode lambda, được chế tạo trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường và ổn định điểm vận hành bằng chất tương tự của diode zener - đèn LED, được hiển thị trong Hình. 12.9. Thiết bị hoạt động ở tần số từ 1 MHz trở lên khi sử dụng các bóng bán dẫn được chỉ ra trong sơ đồ.
Trong bộ lễ phục. 12.10, để so sánh các mạch theo mức độ phức tạp của chúng, một mạch thực tế của máy phát RF dựa trên diode đường hầm được trình bày. Một điểm nối phân cực thuận của diode Germanium tần số cao được sử dụng làm chất ổn định điện áp thấp bán dẫn. Máy phát này có khả năng hoạt động ở tần số cao nhất - lên tới vài GHz.
Máy phát tần số cao, mạch rất gợi nhớ đến hình. 12.7, nhưng được chế tạo bằng cách sử dụng bóng bán dẫn hiệu ứng trường, được hiển thị trong Hình. 12.11 [Rl 7/97-34].
Bộ dao động RC nguyên mẫu được hiển thị trong Hình. 11.18 là mạch máy phát điện trong hình. 12.12.
Máy phát này nổi bật bởi độ ổn định tần số cao và khả năng hoạt động trong nhiều thay đổi về thông số của các phần tử cài đặt tần số. Để giảm ảnh hưởng của tải đến tần số hoạt động của máy phát, một giai đoạn bổ sung được đưa vào mạch - một bộ theo dõi bộ phát được chế tạo trên bóng bán dẫn lưỡng cực VT3. Máy phát điện có khả năng hoạt động ở tần số trên 150 MHz.
Trong số các mạch máy phát điện khác nhau, điều đặc biệt đáng chú ý là máy phát điện có kích thích sốc. Công việc của họ dựa trên sự kích thích định kỳ của một mạch dao động (hoặc phần tử cộng hưởng khác) với một xung dòng điện ngắn mạnh. Do “tác động điện tử”, các dao động hình sin tuần hoàn có dạng hình sin giảm dần biên độ xuất hiện trong mạch dao động được kích thích theo cách này. Sự tắt dần của dao động theo biên độ là do sự mất mát năng lượng không thể đảo ngược trong mạch dao động. Tốc độ suy giảm dao động được xác định bởi hệ số chất lượng (chất lượng) của mạch dao động. Tín hiệu tần số cao đầu ra sẽ ổn định về biên độ nếu các xung kích thích đi theo tần số cao. Loại máy phát điện này là loại cổ xưa nhất trong số những loại đang được xem xét và được biết đến từ thế kỷ 19.
Mạch thực tế của máy phát dao động kích thích sốc tần số cao được thể hiện trên hình 2. 12.13 [R 9/76-52; 3/77-53]. Các xung kích thích sốc được cung cấp cho mạch dao động L1C1 thông qua diode VD1 từ một máy phát tần số thấp, ví dụ, một bộ dao động đa năng hoặc một máy phát sóng vuông khác (RPU), đã được thảo luận trước đó trong Chương 7 và 8. Ưu điểm lớn của sốc máy phát kích thích là chúng hoạt động bằng cách sử dụng các mạch dao động ở hầu hết mọi loại và mọi tần số cộng hưởng.
Một loại máy phát khác là máy tạo tiếng ồn, mạch của chúng được thể hiện trong hình. 14/12 và 15/12.
Những máy phát điện như vậy được sử dụng rộng rãi để cấu hình các mạch điện tử vô tuyến khác nhau. Tín hiệu do các thiết bị như vậy tạo ra chiếm dải tần cực rộng - từ vài Hz đến hàng trăm MHz. Để tạo ra tiếng ồn, các mối nối phân cực ngược của các thiết bị bán dẫn hoạt động trong điều kiện biên của sự cố tuyết lở được sử dụng. Đối với điều này, có thể sử dụng các chuyển tiếp của bóng bán dẫn (Hình 12.14) [Rl 2/98-37] hoặc điốt zener (Hình 12.15) [Rl 1/69-37]. Để định cấu hình chế độ trong đó điện áp nhiễu được tạo ra là tối đa, dòng điện hoạt động qua phần tử hoạt động được điều chỉnh (Hình 12.15).
Lưu ý rằng để tạo ra nhiễu, bạn cũng có thể sử dụng điện trở kết hợp với bộ khuếch đại tần số thấp nhiều tầng, bộ thu siêu tái tạo và các phần tử khác. Để đạt được biên độ tối đa của điện áp nhiễu, thông thường cần phải chọn riêng phần tử nhiễu lớn nhất.
Để tạo ra các bộ tạo nhiễu băng tần hẹp, có thể lắp bộ lọc LC hoặc RC ở đầu ra của mạch tạo nhiễu.
Văn học: Shustov M.A. Thiết kế mạch thực hành (Quyển 1), 2003
Ý tưởng chế tạo một máy phát VHF rẻ tiền để sử dụng tại hiện trường ra đời khi nảy sinh mong muốn đo các thông số của ăng-ten tự lắp ráp máy đo SWR tự chế. Có thể chế tạo một máy phát điện như vậy một cách nhanh chóng và thuận tiện bằng cách sử dụng các khối mô-đun có thể thay thế được. Tôi đã lắp ráp một số máy phát cho: phát sóng 87,5 - 108 MHz, đài nghiệp dư 144 - 146 MHz và 430 - 440 MHz, bao gồm cả băng tần PRM (446 MHz), dải truyền hình kỹ thuật số mặt đất 480 - 590 MHz. Một thiết bị đo đơn giản và di động như vậy vừa vặn trong túi của bạn và ở một khía cạnh nào đó, nó không thua kém các dụng cụ đo lường chuyên nghiệp. Thanh tỷ lệ có thể được bổ sung dễ dàng bằng cách thay đổi một số giá trị trong mạch hoặc bảng mô-đun.
Sơ đồ kết cấu giống nhau cho tất cả các phạm vi được sử dụng.
Cái này bộ dao động chủ(trên bóng bán dẫn T1) với tính năng ổn định tần số tham số, xác định phạm vi chồng chéo cần thiết. Để đơn giản hóa thiết kế, việc điều chỉnh phạm vi được thực hiện bằng một tụ điện cắt bớt. Trong thực tế, mạch chuyển mạch như vậy, với các thông số định mức phù hợp, trên cuộn cảm chip và tụ điện chip được tiêu chuẩn hóa, đã được thử nghiệm đến tần số 1300 MHz.
 |
| Ảnh 2. Máy phát điện có bộ lọc thông thấp cho dải tần 415 - 500 MHz và 480 - 590 MHz. |
Bộ lọc thông thấp (LPF) triệt tiêu các sóng hài cao hơn hơn 55 dB, được tạo ra trên các mạch có cuộn cảm L 1, L 2, L 3. Các tụ điện song song với các cuộn cảm tạo thành các bộ lọc khía được điều chỉnh theo sóng hài thứ hai của bộ dao động cục bộ, cung cấp thêm khả năng triệt tiêu các sóng hài cao hơn của dao động cục bộ.
Bộ khuếch đại tuyến tính trên vi mạch có trở kháng đầu ra chuẩn hóa là 50 Ohms và đối với mạch chuyển mạch này, nó phát triển công suất từ 15 đến 25 mW, đủ để điều chỉnh và kiểm tra các thông số ăng-ten mà không cần đăng ký. Đây chính xác là công suất đầu ra của máy phát tần số cao G4-176. Để đơn giản cho mạch, không có bộ lọc thông thấp ở đầu ra của vi mạch, do đó khả năng triệt tiêu các sóng hài cao hơn của máy phát ở đầu ra đã kém đi. thêm 10dB.
Vi mạch ADL 5324 được thiết kế để hoạt động ở tần số từ 400 MHz đến 4 GHz, nhưng thực tế đã chỉ ra rằng nó cũng hoạt động khá tốt ở tần số VHF thấp hơn.
Cung cấp điện cho máy phát điệnđược thực hiện từ pin lithium có điện áp lên tới 4,2 volt. Thiết bị có một đầu nối để cấp nguồn bên ngoài và sạc pin cũng như một đầu nối tần số cao để kết nối đồng hồ đo bên ngoài và đồng hồ đo SWR tự chế có thể đóng vai trò là chỉ báo mức.
Dải máy phát 87,5 – 108 MHz.
Tùy chọn. Tần số điều chỉnh thực tế là 75 – 120 MHz. Điện áp nguồn V p = 3,3 – 4,2 V. Công suất đầu ra lên tới 25 mW (V p = 4 V). Điện trở đầu ra Rout = 50 Ohm. Ức chế các sóng hài cao hơn 40 dB. Độ không đều trong dải tần 87,5 – 108 MHz nhỏ hơn 2 dB. Mức tiêu thụ hiện tại không quá 100 mA (V p = 4 V).
 |
| Cơm. 1. Dải tần máy phát 87,5 - 108 MHz. |
 |
| Cơm. 2. |
Máy phát sóng vô tuyến nghiệp dư 144 - 146 MHz.
Tùy chọn. Tần số điều chỉnh thực tế là 120 – 170 MHz. Điện áp nguồn V p = 3,3 – 4,2 V. Công suất đầu ra lên tới 20 mW (V p = 4 V). Điện trở đầu ra Rout = 50 Ohm. Loại bỏ các sóng hài cao hơn 45 dB. Độ không đồng đều trong dải tần nhỏ hơn 1 dB. Mức tiêu thụ hiện tại không quá 100 mA (V p = 4 V).
Trong máy phát điện, cuộn dây cảm ứng giảm xuống còn 10 vòng (đường kính trục gá 4 mm, đường kính dây 0,5 mm). Giá trị của tụ lọc thông thấp đã giảm.
Máy phát sóng vô tuyến nghiệp dư dải tần 430 - 440 MHz.
Tùy chọn. Phạm vi điều chỉnh thực tế ở mức xếp hạng được chỉ định là 415 – 500 MHz. Điện áp nguồn V p = 3,3 – 4,2 V. Công suất đầu ra lên tới 15 mW (V p = 4 V). Điện trở đầu ra Rout = 50 Ohm. Loại bỏ các sóng hài cao hơn 45 dB. Độ không đều trong dải tần 430 – 440 MHz nhỏ hơn 1 dB. Mức tiêu thụ hiện tại không quá 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Ảnh 6. Thiết kế máy phát dải tần 415 - 500 MHz và 480 - 590 MHz. |
Máy phát truyền hình kỹ thuật số mặt đất dải tần 480 – 590 MHz.
Tùy chọn. Phạm vi điều chỉnh thực tế ở mức xếp hạng được chỉ định là 480 – 590 MHz. Điện áp nguồn V p = 3,3 – 4,2 V. Công suất đầu ra lên tới 15 mW (V p = 4 V). Điện trở đầu ra Rout = 50 Ohm. Loại bỏ các sóng hài cao hơn 45 dB. Độ không đồng đều trong dải tần nhỏ hơn 1 dB. Mức tiêu thụ hiện tại không quá 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Hình 3 Dải tần máy phát 480 - 490 MHz. Dải máy phát 415 -500 MHz. Lg = 47 nH. C3, C4 -5,6 pF. |
Máy phát tần số cao được sử dụng để tạo ra các dao động dòng điện trong dải tần từ vài chục kilohertz đến hàng trăm megahertz. Các thiết bị như vậy được tạo ra bằng cách sử dụng mạch dao động LC hoặc bộ cộng hưởng thạch anh, là những phần tử để thiết lập tần số. Các mô hình công việc vẫn giữ nguyên. Trong một số mạch, mạch dao động điều hòa được thay thế.
máy phát điện HF
Thiết bị dừng đồng hồ đo năng lượng điện được sử dụng để cấp điện cho các thiết bị điện gia dụng. Điện áp đầu ra của nó là 220 volt, điện năng tiêu thụ là 1 kilowatt. Nếu thiết bị sử dụng các thành phần có đặc tính mạnh hơn thì các thiết bị mạnh hơn có thể được cấp nguồn từ nó.
Một thiết bị như vậy được cắm vào ổ cắm gia đình và cung cấp điện cho tải tiêu dùng. Sơ đồ nối dây điện không có bất kỳ thay đổi nào. Không cần kết nối hệ thống nối đất. Đồng hồ hoạt động nhưng tiêu tốn khoảng 25% năng lượng của mạng.
Hoạt động của thiết bị dừng là kết nối tải không phải với nguồn điện lưới mà với tụ điện. Điện tích của tụ điện này trùng với hình sin của điện áp mạng. Quá trình sạc xảy ra ở các xung tần số cao. Dòng điện mà người tiêu dùng tiêu thụ từ mạng bao gồm các xung tần số cao.
Máy đo (điện tử) có bộ chuyển đổi không nhạy với tần số cao. Do đó, mức tiêu thụ năng lượng của loại xung được đồng hồ tính đến với sai số âm.
Sơ đồ thiết bị
Các thành phần chính của thiết bị: bộ chỉnh lưu, điện dung, bóng bán dẫn. Tụ điện được mắc thành mạch nối tiếp với một bộ chỉnh lưu, khi bộ chỉnh lưu thực hiện công việc trên bóng bán dẫn, tại một thời điểm nhất định, nó được tích điện bằng độ lớn của điện áp đường dây điện.
Việc sạc được thực hiện bằng các xung tần số 2 kHz. Khi tải và điện dung, điện áp gần bằng sin ở 220 volt. Để hạn chế dòng điện của bóng bán dẫn trong thời gian sạc tụ điện, một điện trở được sử dụng, nối với tầng công tắc trong mạch nối tiếp.
Trình tạo được thực hiện trên các phần tử logic. Nó tạo ra xung 2 kHz với biên độ 5 volt. Tần số tín hiệu của máy phát được xác định bởi tính chất của phần tử C2-R7. Các thuộc tính như vậy có thể được sử dụng để cấu hình sai số tối đa trong tính toán mức tiêu thụ năng lượng. Bộ tạo xung được thực hiện trên các bóng bán dẫn T2 và T3. Nó được thiết kế để điều khiển phím T1. Bộ tạo xung được thiết kế sao cho bóng bán dẫn T1 bắt đầu bão hòa khi mở. Vì vậy, nó tiêu thụ ít điện năng. Transistor T1 cũng đóng.
Bộ chỉnh lưu, máy biến áp và các bộ phận khác tạo ra nguồn điện phía thấp của mạch. Nguồn điện này hoạt động ở mức 36 V cho chip máy phát điện.
Đầu tiên, hãy kiểm tra nguồn điện riêng biệt với mạch điện áp thấp. Thiết bị phải tạo ra dòng điện lớn hơn 2 ampe và điện áp 36 volt, 5 volt đối với máy phát điện công suất thấp. Tiếp theo, máy phát điện được thiết lập. Để thực hiện việc này, hãy tắt phần nguồn. Các xung có kích thước 5 volt và tần số 2 kilohertz phải đến từ máy phát điện. Để điều chỉnh, chọn tụ C2 và C3.
Khi kiểm tra, bộ tạo xung phải tạo ra dòng điện xung trên bóng bán dẫn khoảng 2 ampe, nếu không bóng bán dẫn sẽ bị hỏng. Để kiểm tra tình trạng này, hãy bật shunt khi mạch điện đã tắt. Điện áp xung trên shunt được đo bằng máy hiện sóng trên máy phát đang chạy. Dựa trên tính toán, giá trị hiện tại được tính toán.
Tiếp theo, kiểm tra phần nguồn. Khôi phục tất cả các mạch theo sơ đồ. Tụ điện được tắt và đèn được sử dụng thay cho tải. Khi kết nối thiết bị, điện áp trong quá trình hoạt động bình thường của thiết bị phải là 120 volt. Máy hiện sóng hiển thị điện áp tải theo xung với tần số được xác định bởi máy phát. Các xung được điều chế bởi điện áp hình sin của mạng. Tại điện trở R6 - xung điện áp chỉnh lưu.
Nếu thiết bị hoạt động bình thường, điện dung C1 được bật, do đó điện áp tăng lên. Với sự gia tăng hơn nữa kích thước của thùng chứa C1 đạt 220 volt. Trong quá trình này, bạn cần theo dõi nhiệt độ của bóng bán dẫn T1. Khi nóng lên mạnh ở mức tải thấp, có nguy cơ nó chưa chuyển sang chế độ bão hòa hoặc chưa đóng hoàn toàn. Sau đó, bạn cần định cấu hình việc tạo xung. Trong thực tế, việc sưởi ấm như vậy không được quan sát thấy.
Kết quả là tải được kết nối ở giá trị danh định và điện dung C1 được xác định có giá trị sao cho tạo ra điện áp 220 volt cho tải. Điện dung C1 được chọn cẩn thận, bắt đầu với các giá trị nhỏ, vì tăng điện dung sẽ làm tăng mạnh dòng điện của bóng bán dẫn T1. Biên độ của xung dòng điện được xác định bằng cách nối máy hiện sóng với điện trở R6 trong mạch song song. Dòng xung sẽ không tăng vượt quá mức cho phép đối với một bóng bán dẫn cụ thể. Nếu cần, hạn chế dòng điện bằng cách tăng giá trị điện trở của điện trở R6. Giải pháp tối ưu là chọn tụ C1 có điện dung nhỏ nhất.
Với các thành phần vô tuyến này, thiết bị được thiết kế để tiêu thụ 1 kilowatt. Để tăng mức tiêu thụ điện năng, bạn cần sử dụng các phần tử công suất mạnh hơn của công tắc và bộ chỉnh lưu bóng bán dẫn.
Khi người tiêu dùng tắt, thiết bị sẽ tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể, được đồng hồ tính đến. Vì vậy, tốt hơn hết bạn nên tắt thiết bị này khi không có tải.
Nguyên lý hoạt động và thiết kế của máy phát RF bán dẫn
Máy phát tần số cao được chế tạo trên một mạch được sử dụng rộng rãi. Sự khác biệt giữa các máy phát điện nằm ở mạch phát RC, thiết lập chế độ dòng điện cho bóng bán dẫn. Để tạo ra phản hồi trong mạch máy phát, một đầu ra đầu cuối được tạo ra từ cuộn dây cảm ứng. Máy phát RF không ổn định do ảnh hưởng của bóng bán dẫn đến các dao động. Các đặc tính của bóng bán dẫn có thể thay đổi do sự dao động nhiệt độ và sự chênh lệch điện thế. Do đó, tần số thu được không giữ nguyên mà “nổi”.
Để tránh Transistor ảnh hưởng đến tần số, cần giảm kết nối mạch dao động với Transistor ở mức tối thiểu. Để làm điều này, bạn cần giảm kích thước của các thùng chứa. Tần số bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi điện trở tải. Do đó, bạn cần kết nối một bộ lặp giữa tải và máy phát. Để kết nối điện áp với máy phát điện, người ta sử dụng nguồn điện cố định có xung điện áp nhỏ.
Máy phát điện được chế tạo theo mạch trình bày ở trên có đặc tính tối đa và được lắp ráp trên đó. Trong nhiều mạch dao động, tín hiệu đầu ra RF được lấy từ mạch dao động thông qua một tụ điện nhỏ, cũng như từ các điện cực của bóng bán dẫn. Ở đây cần tính đến việc tải phụ của mạch dao động làm thay đổi tính chất và tần số hoạt động của nó. Tính chất này thường được sử dụng để đo các đại lượng vật lý khác nhau và kiểm tra các thông số công nghệ.
Sơ đồ này cho thấy một bộ dao động tần số cao đã được sửa đổi. Giá trị phản hồi và điều kiện kích thích tốt nhất được chọn bằng cách sử dụng các phần tử điện dung.
Trong tổng số mạch máy phát điện, các biến thể có kích thích sốc nổi bật. Chúng hoạt động bằng cách kích thích mạch dao động bằng một xung lực mạnh. Do tác động của điện tử, các dao động tắt dần dọc theo biên độ hình sin được hình thành trong mạch. Sự suy giảm này xảy ra do tổn thất trong mạch dao động điều hòa. Tốc độ của các dao động như vậy được tính bằng hệ số chất lượng của mạch.
Tín hiệu đầu ra RF sẽ ổn định nếu các xung có tần số cao. Loại máy phát điện này là loại lâu đời nhất trong số những loại được xem xét.
Máy phát RF dạng ống
Để thu được plasma với các thông số nhất định, cần phải đưa giá trị yêu cầu về mức phóng điện. Đối với các bộ phát plasma, hoạt động dựa trên sự phóng điện tần số cao, mạch cấp nguồn được sử dụng. Sơ đồ được thể hiện trong hình.
Trên đèn có tác dụng chuyển đổi năng lượng dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều. Yếu tố chính trong hoạt động của máy phát điện là một ống điện tử. Trong sơ đồ của chúng tôi đây là các tetro GU-92A. Thiết bị này là một ống điện tử có bốn điện cực: cực dương, lưới chắn, lưới điều khiển, cực âm.
Lưới điều khiển nhận tín hiệu tần số cao biên độ thấp sẽ đóng một số electron khi tín hiệu được đặc trưng bởi biên độ âm và tăng dòng điện ở cực dương khi tín hiệu dương. Lưới che chắn tạo ra sự tập trung dòng điện tử, tăng độ lợi của đèn và giảm điện dung đi qua giữa lưới điều khiển và cực dương so với hệ thống 3 điện cực hàng trăm lần. Điều này làm giảm độ méo tần số đầu ra của ống khi hoạt động ở tần số cao.
Máy phát điện bao gồm các mạch:
- Mạch dây tóc với nguồn điện áp thấp.
- Điều khiển lưới điện kích từ và mạch điện.
- Màn hình mạch điện lưới.
- Mạch anode.
Có một máy biến áp RF giữa ăng-ten và đầu ra máy phát. Nó được thiết kế để truyền năng lượng đến bộ phát từ máy phát điện. Tải mạch anten không bằng công suất cực đại lấy từ máy phát. Hiệu quả truyền tải điện từ tầng đầu ra bộ khuếch đại tới ăng-ten có thể đạt được bằng cách kết hợp. Phần tử phù hợp là bộ chia điện dung trong mạch mạch anode.
Một máy biến áp có thể hoạt động như một phần tử phù hợp. Sự hiện diện của nó là cần thiết trong các mạch kết hợp khác nhau, bởi vì không thể đạt được cách ly điện áp cao nếu không có máy biến áp.
Viết bình luận, bổ sung cho bài viết, có thể mình đã bỏ sót điều gì đó. Hãy xem qua, tôi sẽ rất vui nếu bạn tìm thấy bất cứ điều gì hữu ích khác từ tôi.
