Máy phát điện bán dẫn tần số cao. Máy phát VHF tần số cao tự chế

Vì vậy, khối quan trọng nhất của bất kỳ máy phát nào là máy phát. Mức độ hoạt động ổn định và chính xác của máy phát quyết định liệu ai đó có thể thu tín hiệu truyền đi và nhận nó bình thường hay không. Đơn giản là có rất nhiều mạch lỗi khác nhau nằm rải rác trên Internet, sử dụng nhiều trình tạo khác nhau. Bây giờ chúng tôi phân loại tất cả điều này một chút.

Xếp hạng của các bộ phận của tất cả các mạch đã cho được tính toán có tính đến thực tế là tần số hoạt động của mạch là 60...110 MHz (nghĩa là nó bao phủ phạm vi VHF yêu thích của chúng tôi).

Cổ điển của thể loại - máy phát HF

Transitor được kết nối theo một mạch cơ sở chung. Bộ chia điện trở R1-R2 tạo ra điểm vận hành bù trên đế. Tụ điện C3 rẽ sang R2 ở tần số cao.

R3 được đưa vào mạch phát để hạn chế dòng điện chạy qua bóng bán dẫn.

Tụ điện C1 và cuộn dây L1 tạo thành mạch dao động điều chỉnh tần số.

Conder C2 cung cấp phản hồi tích cực (POF) cần thiết cho quá trình tạo điện.

Cơ chế thế hệ

Một sơ đồ đơn giản hóa có thể được biểu diễn như sau:

Thay vì một bóng bán dẫn, chúng tôi đặt một “phần tử có điện trở âm” nhất định. Về bản chất, nó là một yếu tố tăng cường. Tức là dòng điện ở đầu ra của nó lớn hơn dòng điện ở đầu vào (vì vậy điều đó thật khó).

Một mạch dao động được kết nối với đầu vào của phần tử này. Phản hồi được cung cấp từ đầu ra của phần tử đến cùng một mạch dao động (thông qua tụ điện C2). Do đó, khi dòng điện ở đầu vào của phần tử tăng (tụ điện vòng lặp được sạc lại), dòng điện ở đầu ra cũng tăng. Thông qua phản hồi, nó được đưa trở lại mạch dao động - xảy ra hiện tượng "cho ăn". Kết quả là các dao động không suy giảm ổn định trong mạch.

Mọi thứ hóa ra còn đơn giản hơn củ cải hấp (như mọi khi).

Đẳng cấp

Trên Internet rộng lớn, bạn cũng có thể tìm thấy cách triển khai sau của cùng một trình tạo:

Mạch được gọi là "điện dung ba điểm". Nguyên lý hoạt động là như nhau.

Trong tất cả các sơ đồ này, tín hiệu được tạo ra có thể được loại bỏ trực tiếp khỏi bộ thu VT 1 hoặc sử dụng cuộn dây ghép nối với cuộn dây vòng cho mục đích này.

Quy nạp ba điểm

Tôi chọn phương án này và giới thiệu nó cho bạn.

R1 – giới hạn dòng điện máy phát
R2 – đặt độ lệch cơ sở
C1, L1 – mạch dao động
C2 – tụ PIC

Cuộn dây L1 có một vòi để kết nối bộ phát của bóng bán dẫn. Vòi này không được đặt chính xác ở giữa mà phải gần đầu "lạnh" của cuộn dây (tức là đầu nối với dây nguồn). Ngoài ra, bạn hoàn toàn không thể tạo một vòi mà phải quấn thêm một cuộn dây, tức là tạo một máy biến áp:

Những kế hoạch này là giống hệt nhau.

Cơ chế thế hệ:

Để hiểu cách thức hoạt động của một máy phát điện như vậy, chúng ta hãy xem mạch thứ hai. Trong trường hợp này, cuộn dây bên trái (theo sơ đồ) sẽ là cuộn thứ cấp, bên phải - cuộn sơ cấp.

Khi điện áp ở tấm trên của C1 tăng lên (nghĩa là dòng điện trong cuộn thứ cấp chạy “lên”), một xung mở sẽ được đưa vào đế của bóng bán dẫn thông qua tụ điện phản hồi C2. Điều này làm cho Transistor đặt dòng điện vào cuộn sơ cấp, dòng điện này làm cho dòng điện ở cuộn thứ cấp tăng lên. Có sự bổ sung năng lượng. Nói chung mọi chuyện cũng khá đơn giản.

Đẳng cấp

Bí quyết nhỏ của tôi: bạn có thể đặt một diode giữa điểm chung và cơ sở:

Tín hiệu trong tất cả các mạch này được loại bỏ khỏi bộ phát của bóng bán dẫn hoặc thông qua một cuộn dây ghép nối bổ sung trực tiếp từ mạch.

Máy phát điện kéo đẩy dành cho người lười biếng

Mạch máy phát điện đơn giản nhất tôi từng thấy:

Trong mạch này người ta có thể dễ dàng nhận thấy sự tương đồng với mạch đa hài. Tôi sẽ nói cho bạn biết thêm - đây là một bộ đa năng. Chỉ thay vì các mạch trễ trên tụ điện và điện trở (mạch RC), cuộn cảm mới được sử dụng ở đây. Điện trở R1 đặt dòng điện qua các bóng bán dẫn. Ngoài ra, nếu không có nó, thế hệ sẽ không hoạt động.

Cơ chế thế hệ:

Giả sử VT1 mở, dòng VT1 của bộ thu chạy qua L1. Theo đó, VT2 đóng và dòng cơ sở mở VT1 chạy qua L2. Nhưng vì điện trở của cuộn dây nhỏ hơn 100...1000 lần so với điện trở của điện trở R1 nên khi bóng bán dẫn mở hoàn toàn, điện áp trên chúng giảm xuống một giá trị rất nhỏ và bóng bán dẫn đóng lại. Nhưng! Vì trước khi đóng bóng bán dẫn, một dòng điện thu lớn chạy qua L1 nên tại thời điểm đóng sẽ có một xung điện áp (emf tự cảm ứng), được cung cấp cho đế của VT2 và mở nó ra. Mọi thứ bắt đầu lại từ đầu, chỉ với một nhánh máy phát điện khác. Và như thế…

Máy phát điện này chỉ có một ưu điểm - dễ sản xuất. Phần còn lại là nhược điểm.

Vì nó không có liên kết định thời rõ ràng (mạch dao động hoặc mạch RC) nên rất khó tính được tần số của một máy phát như vậy. Nó sẽ phụ thuộc vào đặc tính của bóng bán dẫn được sử dụng, điện áp cung cấp, nhiệt độ, v.v. Nói chung, tốt hơn hết là không nên sử dụng trình tạo này cho những việc nghiêm trọng. Tuy nhiên, trong phạm vi vi sóng nó được sử dụng khá thường xuyên.

Máy phát điện kéo đẩy dành cho người lao động chăm chỉ

Máy phát điện khác mà chúng tôi sẽ xem xét cũng là máy phát điện kéo đẩy. Tuy nhiên, nó chứa một mạch dao động, giúp các thông số của nó ổn định hơn và dễ dự đoán hơn. Mặc dù về bản chất thì nó cũng khá đơn giản.

Chúng ta thấy gì ở đây?

Một con mắt có kinh nghiệm (và không phải là người có nhiều kinh nghiệm) sẽ tìm thấy những điểm tương đồng trong mạch này với một bộ dao động đa năng. Ờ, nó là thế đấy!

Phương án này có gì đặc biệt? Có, bởi vì sử dụng chuyển mạch đẩy-kéo, nó cho phép bạn phát triển công suất gấp đôi so với mạch của máy phát điện 1 chu kỳ, ở cùng một điện áp cung cấp và với điều kiện sử dụng cùng một bóng bán dẫn. Ồ! Chà, nói chung là cô ấy gần như không có khuyết điểm nào :)

Cơ chế thế hệ

Khi tụ điện được sạc lại theo hướng này hay hướng khác, dòng điện sẽ chạy qua một trong các tụ điện phản hồi tới bóng bán dẫn tương ứng. Transistor mở ra và bổ sung năng lượng theo hướng “đúng”. Đó là tất cả sự khôn ngoan.

Tôi chưa thấy bất kỳ phiên bản đặc biệt phức tạp nào của kế hoạch này...

Bây giờ cho một chút sáng tạo.

Trình tạo phần tử logic

Nếu việc sử dụng bóng bán dẫn trong máy phát điện có vẻ lỗi thời hoặc cồng kềnh đối với bạn hoặc không thể chấp nhận được vì lý do tôn giáo thì vẫn có một giải pháp! Vi mạch có thể được sử dụng thay vì bóng bán dẫn. Logic thường được sử dụng: các phần tử NOT, AND-NOT, OR-NOT, ít thường xuyên hơn - Exclusive OR. Nói chung, chỉ cần các phần tử KHÔNG, phần còn lại là phần dư thừa chỉ làm xấu đi các thông số tốc độ của máy phát.

Chúng tôi thấy một kế hoạch khủng khiếp.

Các hình vuông có lỗ ở bên phải là các bộ biến tần. Vâng, hoặc - "các yếu tố KHÔNG". Lỗ chỉ cho biết tín hiệu bị đảo ngược.

Yếu tố KHÔNG theo quan điểm của sự uyên bác tầm thường là gì? Vâng, đó là, từ quan điểm của công nghệ analog? Đúng vậy, đây là một bộ khuếch đại có đầu ra ngược. Đó là khi tăng dầnđiện áp ở đầu vào bộ khuếch đại, điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với giảm. Mạch biến tần có thể được mô tả giống như thế này (được đơn giản hóa):

Điều này tất nhiên là quá đơn giản. Nhưng có một số sự thật trong điều này.
Tuy nhiên, điều này không quá quan trọng đối với chúng tôi bây giờ.

Vì vậy, chúng ta hãy nhìn vào mạch máy phát điện. Chúng ta có:

Hai bộ biến tần (DD1.1, DD1.2)

Điện trở R1

Mạch dao động L1 C1

Lưu ý rằng mạch dao động trong mạch này là mạch nối tiếp. Nghĩa là tụ điện và cuộn dây nằm cạnh nhau. Nhưng đây vẫn là một mạch dao động, nó được tính toán bằng các công thức tương tự và không tệ hơn (và không tốt hơn) so với mạch song song của nó.

Bắt đầu lại. Tại sao chúng ta cần một điện trở?

Điện trở tạo ra phản hồi âm (NFB) giữa đầu ra và đầu vào của phần tử DD1.1. Điều này là cần thiết để duy trì mức tăng trong tầm kiểm soát - đây là một, và cũng - để tạo độ lệch ban đầu ở đầu vào của phần tử - đây là hai. Chúng ta sẽ xem xét chi tiết cách thức hoạt động của nó ở đâu đó trong phần hướng dẫn về công nghệ analog. Bây giờ, hãy hiểu rằng nhờ điện trở này, ở đầu ra và đầu vào của phần tử, khi không có tín hiệu đầu vào, điện áp bằng một nửa điện áp cung cấp sẽ ổn định. Chính xác hơn là giá trị trung bình số học của các điện áp logic “không” và “một”. Bây giờ chúng ta đừng lo lắng về điều này, chúng ta vẫn còn nhiều việc phải làm...

Vì vậy, trên một phần tử, chúng tôi có một bộ khuếch đại đảo ngược. Tức là, một bộ khuếch đại có chức năng “đảo ngược” tín hiệu: nếu có nhiều ở đầu vào thì có ít ở đầu ra và ngược lại. Phần tử thứ hai có tác dụng làm cho bộ khuếch đại này không bị đảo ngược. Đó là, nó lật tín hiệu một lần nữa. Và ở dạng này, tín hiệu khuếch đại được cung cấp cho đầu ra, cho mạch dao động.

Nào chúng ta cùng xem xét kỹ mạch dao động nhé? Nó được kích hoạt như thế nào? Phải! Nó được kết nối giữa đầu ra và đầu vào của bộ khuếch đại. Tức là nó tạo ra phản hồi tích cực (POF). Như chúng ta đã biết khi xem xét các máy phát điện trước đó, POS là cần thiết cho một máy phát điện như valerian dành cho mèo. Không có POS thì không một máy phát điện nào có thể làm được gì? Đúng vậy - hãy phấn khích. Và bắt đầu tạo...

Chắc hẳn mọi người đều biết điều này: nếu bạn kết nối micrô với đầu vào của bộ khuếch đại và loa với đầu ra, thì khi bạn đưa micrô đến loa, một tiếng “còi” khó chịu sẽ bắt đầu xuất hiện. Đây không gì khác hơn là thế hệ. Chúng tôi đưa tín hiệu từ đầu ra của bộ khuếch đại đến đầu vào. Một POS xuất hiện. Kết quả là bộ khuếch đại bắt đầu tạo ra.

Nói tóm lại, bằng mạch LC, một PIC được tạo ra trong máy phát của chúng tôi, dẫn đến sự kích thích của máy phát ở tần số cộng hưởng của mạch dao động.

Chà, có khó không?
Nếu như(khó)
{
chúng tôi gãi (củ cải);
đọc lại lần nữa;
}

Bây giờ hãy nói về các loại máy phát điện như vậy.

Đầu tiên, thay vì bật mạch dao động, bạn có thể bật thạch anh. Kết quả là một máy phát ổn định hoạt động ở tần số thạch anh:

Nếu bạn bao gồm một mạch dao động thay vì một điện trở trong mạch OS của phần tử DD1.1, bạn có thể khởi động một máy phát điện sử dụng sóng hài thạch anh. Để thu được bất kỳ sóng hài nào, điều cần thiết là tần số cộng hưởng của mạch phải gần với tần số của sóng hài này:

Nếu bộ tạo được tạo từ các phần tử AND-NOT hoặc NOR-NOT thì đầu vào của các phần tử này phải được song song và bật giống như một biến tần thông thường. Nếu chúng ta sử dụng Exclusive OR, thì một trong các đầu vào của mỗi phần tử sẽ được kết nối với nguồn điện +.

Một vài lời về vi mạch.
Tốt nhất nên sử dụng logic TTLSH hoặc CMOS tốc độ cao.

Dòng TTLSH: K555, K531, KR1533
Ví dụ, một vi mạch K1533LN1– 6 biến tần.
Dòng CMOS: KR1554, KR1564(74 AC, 74 HC), ví dụ – KR1554LN1
Phương sách cuối cùng - bộ truyện cũ hay K155(TTL). Nhưng các tham số tần số của nó còn nhiều điều chưa được mong muốn, vì vậy tôi sẽ không sử dụng logic này.

Những máy phát điện được thảo luận ở đây không phải là tất cả những gì bạn có thể gặp trong cuộc sống khó khăn này. Nhưng biết được nguyên lý hoạt động cơ bản của những chiếc máy phát điện này, bạn sẽ dễ dàng hiểu được công việc của người khác hơn, chế ngự họ và bắt họ làm việc cho bạn :)

Bộ tạo tín hiệu tần số cao được đề xuất rất hấp dẫn do thiết kế đơn giản và cung cấp khả năng ổn định điện áp đầu ra trên dải tần rộng.

Các yêu cầu đối với bộ tạo tín hiệu băng rộng đã được biết rõ. Trước hết, đây là giá trị đủ nhỏ của điện trở đầu ra, giúp đầu ra của nó có thể khớp với trở kháng đặc tính của cáp đồng trục (thường là 50 Ohm) và có tính năng tự động điều chỉnh biên độ điện áp đầu ra, giúp duy trì mức của nó gần như không đổi bất kể sự thay đổi tần số của tín hiệu đầu ra. Đối với dải vi sóng (trên 30 MHz), việc chuyển đổi dải đơn giản và đáng tin cậy, cũng như thiết kế hợp lý của máy phát, có tầm quan trọng rất lớn.

Tín hiệu tần số cao từ máy phát qua tụ C4 được cấp tới cổng của Transistor hiệu ứng trường VT3. Điều này đảm bảo cách ly gần như hoàn hảo giữa tải và máy phát điện. Để đặt điện áp phân cực của các bóng bán dẫn VT3 và VT4, các điện trở R7, R8 được sử dụng và chế độ dòng điện của tầng được xác định bởi các điện trở R12 - R 14. Để tăng mức độ cách ly, điện áp tần số cao đầu ra được loại bỏ khỏi mạch thu VT4.

Để ổn định mức, tín hiệu RF được cung cấp qua tụ điện C9 đến bộ chỉnh lưu với điện áp tăng gấp đôi được tạo ra trên các phần tử VD1, VD2, C10, C11, R15. Tỷ lệ thuận với biên độ của tín hiệu đầu ra, điện áp chỉnh lưu được khuếch đại thêm trong mạch điều khiển ở VT5 và VT6. Trong trường hợp không có tín hiệu RF, bóng bán dẫn VT6 mở hoàn toàn; trong trường hợp này, điện áp cung cấp tối đa được cung cấp cho bộ tạo dao động chính. Kết quả là, các điều kiện để máy phát tự kích thích được tạo điều kiện thuận lợi và tại thời điểm ban đầu, biên độ dao động lớn của nó được thiết lập. Nhưng điện áp RF này làm mở VT5 thông qua bộ chỉnh lưu, trong khi điện áp ở chân đế của VT6 tăng lên, dẫn đến giảm điện áp cung cấp của máy phát và cuối cùng là ổn định biên độ dao động của nó. Trạng thái cân bằng được thiết lập khi biên độ tín hiệu RF tại bộ thu VT4 cao hơn 400 mV một chút.

Biến trở R17 (hiển thị dưới dạng chiết áp) thực sự là một bộ suy giảm RF và khi không có tải ở đầu ra của nó, điện áp tối đa đạt tới một phần tư đầu vào, tức là. 100mV. Khi cáp đồng trục được tải với điện trở 50 Ohm (cần thiết để nó khớp trong dải tần từ 50 đến 160 MHz trở lên), điện áp RF khoảng 50 mV được thiết lập ở đầu ra máy phát, điện áp này có thể giảm xuống. đến mức yêu cầu bằng cách điều chỉnh bộ suy giảm.

Bộ suy giảm 50 ohm của Prech được sử dụng làm bộ điều chỉnh R17 trong mạch máy phát điện. Nếu một số ứng dụng cụ thể không yêu cầu điều chỉnh mức điện áp đầu ra, bộ suy giảm R17 có thể được thay thế bằng điện trở 50 ohm cố định.

Tuy nhiên, ngay cả trong trường hợp này, vẫn có thể điều chỉnh mức điện áp RF trong một số giới hạn nhất định: với mục đích này, tụ điện C9 được kết nối không phải với bộ thu VT4 mà với bộ phát của nó và cần phải tính đến một thay đổi nhỏ (giảm) mức tín hiệu ở tần số cao hơn trong dải hoạt động. Khi đó tải cho VT4 được hình thành bởi bộ suy hao R17 và các điện trở R11, R12. Có thể đạt được sự tăng biên độ của điện áp tần số cao đầu ra bằng cách rút ngắn điện trở R11 bằng dây nhảy; nếu cần giảm biên độ của điện áp đầu ra thì điện trở R11 được để lại trong thiết bị và tụ điện C7, C8 được hàn tắt. Có thể giảm mức tín hiệu đầu ra thậm chí nhiều hơn bằng cách giảm giá trị điện trở R17, nhưng trong trường hợp này sẽ không còn sự phối hợp với cáp nữa và ở tần số trên 50 MHz thì điều này là không thể chấp nhận được!

Tất cả các bộ phận của máy phát điện đều được đặt trên một bảng mạch in nhỏ. Cuộn cảm máy phát L1 - L3 được quấn trên khung có đường kính 7,5 mm. Độ tự cảm của chúng được điều chỉnh bằng lõi ferrite tổn thất thấp được thiết kế để hoạt động trong phạm vi VHF. Cuộn dây L3 có 62 vòng, L2 - 15 và L1 - 5 vòng dây PEL 0,2 (cuộn tất cả các cuộn dây thành một lớp). Điện cảm WL1 được chế tạo dưới dạng một vòng lặp, một mặt được gắn vào công tắc phạm vi và mặt còn lại với tụ điện biến thiên C1. Kích thước của cáp được thể hiện trong hình. 2. Nó được làm bằng dây đồng mạ bạc có đường kính 1,5mm; Để cố định khoảng cách giữa các dây dẫn của nó, người ta sử dụng ba tấm vật liệu cách điện có tổn thất thấp (ví dụ: nhựa dẻo), trong đó khoan hai lỗ có đường kính 1,5 mm, nằm ở khoảng cách tương ứng là 10 và 2,5 mm (Hình . 2).

Toàn bộ thiết bị được đặt trong vỏ kim loại có kích thước 45x120x75 mm. Nếu bộ suy giảm và đầu nối RF được lắp đặt trong vỏ ở phía đối diện với vị trí đặt bảng mạch in, thì bên trong thân thiết bị vẫn còn đủ không gian cho các bộ cấp nguồn: một máy biến áp nguồn 1 W có một giảm điện áp nguồn xuống 15 V, cầu chỉnh lưu và vi mạch 7812 (tương đương trong nước - KR142EN8B). Một máy đo tần số thu nhỏ với bộ đếm tần số cũng có thể được đặt trong vỏ. Trong trường hợp này, đầu vào bộ chia phải được kết nối với bộ thu VT4 chứ không phải với đầu nối đầu ra, điều này sẽ cho phép đo tần số ở bất kỳ điện áp RF nào được loại bỏ khỏi bộ suy hao R17.

Có thể thay đổi dải tần của thiết bị bằng cách thay đổi độ tự cảm của cuộn dây trong mạch hoặc điện dung của tụ C1. Khi mở rộng dải tần về phía tần số cao hơn, cần giảm tổn thất của mạch điều chỉnh (sử dụng tụ điện có chất điện môi không khí và cách điện bằng gốm như C1, cuộn cảm có tổn thất thấp). Ngoài ra, điốt VD1 và VD2 phải tương ứng với dải tần mở rộng này, nếu không, khi tần số tăng, điện áp đầu ra của máy phát sẽ tăng, điều này được giải thích là do hiệu suất của mạch ổn định giảm.

Để thuận tiện cho việc điều chỉnh, một tụ điện biến đổi công suất thấp bổ sung (vernier điện) được kết nối song song với C 1 hoặc một vernier cơ học được sử dụng cho tụ điện điều chỉnh với tỷ số truyền 1:3 - 1:10.

Từ biên tập viên. Trong thiết kế này, bóng bán dẫn BF199 có thể được thay thế bằng bóng bán dẫn nội địa - KT339 bằng bất kỳ chỉ số chữ cái nào và khi mở rộng phạm vi máy phát lên tần số cao hơn - KT640, KT642, KT643. Thay vì bóng bán dẫn hiệu ứng trường BFW11, được phép lắp đặt KP307G hoặc KP312, và thay vì bóng bán dẫn BC252S, KT3107 với các chỉ số Zh, I, K hoặc L là phù hợp, chẳng hạn như điốt dò vi sóng 2A201, 2A202A. , có thể được sử dụng làm điốt. Nếu máy phát hoạt động ở tần số không quá 100 MHz thì cũng có thể sử dụng điốt loại GD507A (có hiệu chỉnh điện trở R11). Chuyển SA1 - PGK. Công suất điện trở - 0,125 hoặc 0,25 W.

Tụ điện C1 phải có chất điện môi không khí và có lớp cách điện bằng gốm hoặc thạch anh đối với cả các tấm stato tính từ vỏ và các tấm rôto tính từ trục; Tốt hơn là giới hạn công suất tối đa của nó ở mức 50 pF. Bộ suy giảm loại được sử dụng trong máy phát điện không được ngành công nghiệp của chúng tôi sản xuất. Thay vào đó, cho phép sử dụng bộ điều chỉnh trơn trong mạch điều chỉnh tự động và bộ suy giảm bước thông thường có liên kết hình chữ U hoặc chữ T ở đầu ra.

Máy phát điện là một hệ thống tự dao động tạo ra các xung dòng điện, trong đó bóng bán dẫn đóng vai trò là bộ phận chuyển mạch. Ban đầu, kể từ thời điểm được phát minh, bóng bán dẫn được định vị như một bộ phận khuếch đại. Sự ra đời của bóng bán dẫn đầu tiên diễn ra vào năm 1947. Sự ra đời của bóng bán dẫn hiệu ứng trường xảy ra muộn hơn một chút - vào năm 1953. Trong các máy phát xung, nó đóng vai trò như một công tắc và chỉ trong các máy phát điện xoay chiều, nó mới nhận ra các đặc tính khuếch đại của mình, đồng thời tham gia tạo ra phản hồi tích cực để hỗ trợ. quá trình dao động.

Hình minh họa trực quan về việc phân chia dải tần

Phân loại

Máy phát điện bán dẫn có một số phân loại:

theo dải tần của tín hiệu đầu ra;
theo loại tín hiệu đầu ra;
theo nguyên lý hoạt động.

Dải tần số là một giá trị chủ quan, nhưng để tiêu chuẩn hóa, việc phân chia dải tần số sau đây được chấp nhận:

từ 30 Hz đến 300 kHz – tần số thấp (LF);
từ 300 kHz đến 3 MHz – tần số trung bình (MF);
từ 3 MHz đến 300 MHz – tần số cao (HF);
trên 300 MHz – tần số cực cao (vi sóng).

Đây là sự phân chia dải tần trong trường sóng vô tuyến. Có dải tần số âm thanh (AF) - từ 16 Hz đến 22 kHz. Vì vậy, muốn nhấn mạnh dải tần của máy phát, ví dụ, nó được gọi là máy phát HF hoặc LF. Lần lượt, tần số của dải âm thanh cũng được chia thành HF, MF và LF.

Theo loại tín hiệu đầu ra, máy phát có thể là:

hình sin - để tạo tín hiệu hình sin;
chức năng - để tự dao động các tín hiệu có hình dạng đặc biệt. Trường hợp đặc biệt là máy phát xung hình chữ nhật;
Máy tạo nhiễu là máy phát có dải tần số rộng, trong đó, trong một dải tần số nhất định, phổ tín hiệu đồng đều từ phần dưới đến phần trên của đáp ứng tần số.

Theo nguyên lý hoạt động của máy phát điện:

máy phát điện RC;
máy phát điện LC;
Máy phát chặn là máy phát xung ngắn.

Do những hạn chế cơ bản, bộ tạo dao động RC thường được sử dụng ở dải tần số thấp và âm thanh, còn bộ tạo dao động LC ở dải tần số cao.

Mạch máy phát điện

Máy phát điện hình sin RC và LC

Cách đơn giản nhất để triển khai bộ tạo bóng bán dẫn là sử dụng mạch điện dung ba điểm - bộ tạo Colpitts (Hình bên dưới).

Mạch tạo dao động Transistor (Bộ tạo dao động Colpitts)

Trong mạch Colpitts, các phần tử (C1), (C2), (L) được cài đặt tần số. Các yếu tố còn lại là hệ thống dây dẫn bóng bán dẫn tiêu chuẩn để đảm bảo chế độ hoạt động DC cần thiết. Thiết kế mạch đơn giản tương tự được sử dụng bởi một máy phát được lắp ráp theo mạch ba điểm cảm ứng - máy phát Hartley (Hình bên dưới).

Mạch của máy phát điện ghép cảm ứng ba điểm (máy phát điện Hartley)

Trong mạch này, tần số của máy phát được xác định bởi mạch song song gồm các phần tử (C), (La), (Lb). Tụ điện (C) là cần thiết để tạo ra phản hồi AC dương.

Việc triển khai thực tế một máy phát như vậy khó khăn hơn vì nó đòi hỏi phải có điện cảm với một điểm nhấn.

Cả hai bộ tạo dao động tự chủ yếu được sử dụng ở dải tần trung và cao làm bộ tạo tần số sóng mang, trong các mạch dao động cục bộ cài đặt tần số, v.v. Bộ tái tạo máy thu vô tuyến cũng dựa trên bộ tạo dao động. Ứng dụng này yêu cầu độ ổn định tần số cao nên mạch hầu như luôn được bổ sung bộ cộng hưởng dao động thạch anh.

Bộ tạo dòng chính dựa trên bộ cộng hưởng thạch anh có khả năng tự dao động với độ chính xác rất cao trong việc cài đặt giá trị tần số của bộ tạo RF. Hàng tỷ phần trăm là xa giới hạn. Máy tái tạo vô tuyến chỉ sử dụng ổn định tần số thạch anh.

Hoạt động của máy phát điện ở vùng có dòng điện tần số thấp và tần số âm thanh có liên quan đến những khó khăn trong việc nhận ra các giá trị điện cảm cao. Nói chính xác hơn là về kích thước của cuộn cảm cần thiết.

Mạch máy phát Pierce là một bản sửa đổi của mạch Colpitts, được thực hiện mà không sử dụng điện cảm (Hình bên dưới).

Mạch máy phát điện xuyên qua không sử dụng điện cảm

Trong mạch Pierce, điện cảm được thay thế bằng bộ cộng hưởng thạch anh, giúp loại bỏ cuộn cảm cồng kềnh và tốn thời gian, đồng thời hạn chế phạm vi dao động trên.

Tụ điện (C3) không cho thành phần DC của cực gốc của bóng bán dẫn truyền tới bộ cộng hưởng thạch anh. Máy phát như vậy có thể tạo ra dao động lên tới 25 MHz, bao gồm cả tần số âm thanh.

Hoạt động của tất cả các máy phát điện trên đều dựa trên đặc tính cộng hưởng của hệ dao động gồm điện dung và điện cảm. Theo đó, tần số dao động được xác định bởi xếp hạng của các phần tử này.

Máy phát điện RC sử dụng nguyên lý dịch pha trong mạch điện trở-điện dung. Mạch được sử dụng phổ biến nhất là chuỗi chuyển pha (Hình bên dưới).

Mạch máy phát RC có xích chuyển pha

Các phần tử (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) thực hiện dịch pha để thu được phản hồi dương cần thiết cho sự xuất hiện của tự dao động. Việc tạo ra xảy ra ở các tần số mà độ lệch pha là tối ưu (180 độ). Mạch chuyển pha gây ra sự suy giảm tín hiệu mạnh, do đó mạch như vậy có yêu cầu cao hơn về độ lợi của bóng bán dẫn. Mạch có cầu Wien ít đòi hỏi các thông số bóng bán dẫn hơn (Hình bên dưới).

Mạch máy phát RC có cầu Wien

Cầu Wien đôi hình chữ T bao gồm các phần tử (C1), (C2), (R3) và (R1), (R2), (C3) và là bộ lọc notch dải hẹp được điều chỉnh theo tần số dao động. Đối với tất cả các tần số khác, bóng bán dẫn được bao phủ bởi một kết nối âm sâu.

Máy phát điện chức năng

Các bộ tạo chức năng được thiết kế để tạo ra một chuỗi xung có hình dạng nhất định (hình dạng được mô tả bởi một chức năng nhất định - do đó có tên). Các máy phát phổ biến nhất có dạng hình chữ nhật (nếu tỷ số giữa thời lượng xung và chu kỳ dao động là ½ thì chuỗi này được gọi là xung “uốn khúc”), xung hình tam giác và răng cưa. Máy phát xung hình chữ nhật đơn giản nhất là một bộ dao động đa năng, được trình bày dưới dạng mạch đầu tiên dành cho những người nghiệp dư vô tuyến mới bắt đầu tự lắp ráp bằng tay của mình (Hình bên dưới).

Mạch đa dao động - máy phát xung hình chữ nhật

Điểm đặc biệt của bộ dao động đa năng là nó có thể sử dụng hầu hết mọi loại bóng bán dẫn. Khoảng thời gian của các xung và tạm dừng giữa chúng được xác định bởi giá trị của tụ điện và điện trở trong mạch cơ sở của bóng bán dẫn (Rb1), Cb1) và (Rb2), (Cb2).

Tần số tự dao động của dòng điện có thể thay đổi từ đơn vị hertz đến hàng chục kilohertz. Sự tự dao động HF không thể thực hiện được trên bộ dao động đa năng.

Theo quy luật, các bộ tạo xung hình tam giác (răng cưa) được xây dựng trên cơ sở các bộ tạo xung hình chữ nhật (bộ tạo dao động chính) bằng cách thêm một chuỗi hiệu chỉnh (Hình bên dưới).

Mạch tạo xung tam giác

Hình dạng của các xung gần như hình tam giác được xác định bởi điện áp phóng điện trên các bản tụ C.

Chặn máy phát điện

Mục đích của việc chặn máy phát điện là tạo ra các xung dòng điện mạnh có cạnh dốc và chu kỳ hoạt động thấp. Khoảng thời gian tạm dừng giữa các xung dài hơn nhiều so với thời lượng của chính các xung. Bộ tạo khối được sử dụng trong các máy tạo xung và thiết bị so sánh, nhưng lĩnh vực ứng dụng chính là bộ tạo dao động quét ngang chính trong các thiết bị hiển thị thông tin dựa trên ống tia âm cực. Máy phát điện chặn cũng được sử dụng thành công trong các thiết bị chuyển đổi nguồn điện.

Máy phát điện dựa trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường

Một đặc điểm của bóng bán dẫn hiệu ứng trường là điện trở đầu vào rất cao, thứ tự của nó có thể so sánh với điện trở của các ống điện tử. Các giải pháp mạch được liệt kê ở trên là phổ quát, chúng được điều chỉnh đơn giản để sử dụng các loại phần tử hoạt động khác nhau. Colpitts, Hartley và các máy phát điện khác được chế tạo trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường chỉ khác nhau về giá trị danh nghĩa của các phần tử.

Các mạch cài đặt tần số có cùng mối quan hệ. Để tạo ra dao động HF, một máy phát đơn giản được chế tạo trên bóng bán dẫn hiệu ứng trường sử dụng mạch ba điểm cảm ứng là thích hợp hơn. Thực tế là bóng bán dẫn hiệu ứng trường, có điện trở đầu vào cao, thực tế không có tác dụng tạo dòng điện đối với điện cảm, và do đó, máy phát tần số cao sẽ hoạt động ổn định hơn.

Máy tạo tiếng ồn

Một đặc điểm của máy tạo nhiễu là tính đồng nhất của đáp ứng tần số trong một phạm vi nhất định, nghĩa là biên độ dao động của tất cả các tần số có trong một phạm vi nhất định là như nhau. Máy tạo tiếng ồn được sử dụng trong thiết bị đo để đánh giá đặc tính tần số của đường dẫn đang được thử nghiệm. Các máy tạo tiếng ồn âm thanh thường được bổ sung bộ hiệu chỉnh đáp ứng tần số để thích ứng với độ ồn chủ quan đối với thính giác của con người. Tiếng ồn này được gọi là "màu xám".

Băng hình

Vẫn còn một số lĩnh vực khó sử dụng bóng bán dẫn. Đây là những máy phát vi sóng mạnh mẽ trong các ứng dụng radar và ở những nơi cần có xung tần số cao đặc biệt mạnh. Các bóng bán dẫn vi sóng mạnh mẽ vẫn chưa được phát triển. Trong tất cả các lĩnh vực khác, phần lớn các bộ dao động được chế tạo hoàn toàn bằng bóng bán dẫn. Cái này có một vài nguyên nhân. Thứ nhất, kích thước. Thứ hai, tiêu thụ điện năng. Thứ ba, độ tin cậy. Hơn hết, bóng bán dẫn, do tính chất cấu trúc của chúng nên rất dễ thu nhỏ.

Máy phát RF

Đơn giản là có rất nhiều mạch lỗi khác nhau tồn tại trên mạng Internet yêu quý của chúng ta, sử dụng nhiều trình tạo khác nhau. Bây giờ chúng tôi đang phân loại một chút lô này.

"Kinh điển của thể loại".

Transitor được kết nối theo một mạch cơ sở chung. Bộ chia điện trở R1-R2 tạo ra điểm vận hành bù trên đế. Tụ điện C3 rẽ sang R2 ở tần số cao.

R3 được đưa vào mạch phát để hạn chế dòng điện chạy qua bóng bán dẫn.

Tụ điện C1 và cuộn dây L1 tạo thành mạch dao động điều chỉnh tần số.

Conder C2 cung cấp phản hồi tích cực (POF) cần thiết cho quá trình tạo điện.

Cơ chế thế hệ

Một sơ đồ đơn giản hóa có thể được biểu diễn như sau:

Mọi thứ hóa ra còn đơn giản hơn củ cải hấp (như mọi khi).

Đẳng cấp

Trên Internet rộng lớn, bạn cũng có thể tìm thấy cách triển khai sau của cùng một trình tạo:

Mạch được gọi là "điện dung ba điểm". Nguyên lý hoạt động là như nhau.

Tôi chọn phương án này và giới thiệu nó cho bạn.

R1 – giới hạn dòng điện của máy phát,

R2 – đặt độ lệch cơ sở,

C1, L1 – mạch dao động,

C2 – POS Conder

Những kế hoạch này là giống hệt nhau.

Cơ chế thế hệ:

Đẳng cấp.

Bí quyết nhỏ của tôi: bạn có thể đặt một diode giữa điểm chung và cơ sở:

Tín hiệu trong tất cả các mạch này được loại bỏ khỏi bộ phát của bóng bán dẫn hoặc thông qua một cuộn dây ghép nối bổ sung trực tiếp từ mạch.

Máy phát điện kéo đẩy dành cho người lười biếng

Mạch máy phát điện đơn giản nhất tôi từng thấy:

Cơ chế thế hệ:

Máy phát điện này chỉ có một ưu điểm - dễ sản xuất. Phần còn lại là nhược điểm.

Máy phát điện kéo đẩy dành cho người lao động chăm chỉ

Chúng ta thấy gì ở đây?

Ta thấy mạch dao động L1 C1,
Và sau đó chúng ta thấy một cặp của mỗi sinh vật:
Hai bóng bán dẫn: VT1, VT2
Hai tụ phản hồi: C2, C3
Hai điện trở phân cực: R1, R2

Cơ chế thế hệ

Tôi chưa thấy bất kỳ phiên bản đặc biệt phức tạp nào của kế hoạch này...

Bây giờ cho một chút sáng tạo.

Trình tạo phần tử logic

Chúng tôi thấy một kế hoạch khủng khiếp.

Các hình vuông có lỗ ở bên phải là các bộ biến tần. Vâng, hoặc - "các yếu tố KHÔNG". Lỗ chỉ cho biết tín hiệu bị đảo ngược.

Điều này tất nhiên là quá đơn giản. Nhưng có một số sự thật trong điều này.
Tuy nhiên, điều này không quá quan trọng đối với chúng tôi bây giờ.

Vì vậy, chúng ta hãy nhìn vào mạch máy phát điện. Chúng ta có:

Hai bộ biến tần (DD1.1, DD1.2)

Điện trở R1

Mạch dao động L1 C1

Bắt đầu lại. Tại sao chúng ta cần một điện trở?

Chà, có khó không?
Nếu như(khó)
{
chúng tôi gãi (củ cải);
đọc lại lần nữa;
}

Bây giờ hãy nói về các loại máy phát điện như vậy.

Đầu tiên, thay vì bật mạch dao động, bạn có thể bật thạch anh. Kết quả là một máy phát ổn định hoạt động ở tần số thạch anh:

RadioMir 2008 số 9

Máy phát RF được đề xuất là một nỗ lực nhằm thay thế G4-18A công nghiệp cồng kềnh bằng một thiết bị nhỏ hơn và đáng tin cậy hơn.

Thông thường, khi sửa chữa và thiết lập thiết bị HF, cần phải “đặt” các dải HF bằng mạch LC, kiểm tra đường truyền tín hiệu dọc theo đường RF và IF, điều chỉnh từng mạch riêng lẻ để cộng hưởng, v.v. Độ nhạy, độ chọn lọc, dải động và các thông số quan trọng khác của thiết bị HF được xác định bằng các giải pháp thiết kế mạch, do đó phòng thí nghiệm tại nhà không nhất thiết phải có máy phát RF đa chức năng và đắt tiền. Nếu máy phát có tần số khá ổn định với “sóng hình sin thuần túy” thì nó sẽ phù hợp với người yêu thích radio. Tất nhiên, chúng tôi tin rằng kho vũ khí của phòng thí nghiệm cũng bao gồm máy đo tần số, vôn kế RF và máy kiểm tra. Thật không may, hầu hết các mạch tạo HF HF mà tôi thử đều tạo ra một sóng hình sin rất méo, không thể cải thiện được nếu không làm mạch trở nên phức tạp một cách không cần thiết. Máy phát HF, được lắp ráp theo mạch như trong Hình 1, tỏ ra rất tốt (kết quả là sóng hình sin gần như thuần túy trên toàn bộ dải HF). Sơ đồ được lấy làm cơ sở từ. Trong mạch của tôi, thay vì điều chỉnh mạch bằng varicap, KPI được sử dụng và phần chỉ báo của mạch không được sử dụng.

Thiết kế này sử dụng loại tụ điện biến thiên KPV-150 và công tắc dải PM cỡ nhỏ (11P1N). Với KPI này (10...150 pF) và cuộn cảm L2...L5, phạm vi HF 1,7...30 MHz được bao phủ. Khi công việc thiết kế tiến triển, ba mạch nữa (L1, L6 và L7) đã được thêm vào phần trên và phần dưới của dãy. Trong các thử nghiệm với KPI có điện dung lên tới 250 pF, toàn bộ dải tần HF được bao phủ bởi ba mạch.

Máy phát RF được lắp ráp trên một bảng mạch in làm bằng tấm sợi thủy tinh có độ dày 2 mm và kích thước 50x80 mm (Hình 2). Các đường ray và điểm lắp được cắt ra bằng dao và máy cắt. Giấy bạc xung quanh các bộ phận không được loại bỏ mà được sử dụng thay vì “mặt đất”. Trong hình của bảng mạch in, để rõ ràng, các phần này của giấy bạc không được hiển thị. Tất nhiên, bạn cũng có thể làm bảng mạch in như trong hình.

Toàn bộ kết cấu của máy phát điện cùng với nguồn điện (board riêng có ổn áp 9V tùy theo mạch nào) được đặt trên khung nhôm và đặt trong vỏ kim loại có kích thước phù hợp. Tôi đã sử dụng băng cassette từ thiết bị cũ có kích thước 130x150x90 mm. Mặt trước hiển thị núm chuyển đổi phạm vi, núm điều chỉnh KPI, đầu nối RF cỡ nhỏ (50 Ohm) và đèn báo LED để bật nguồn. Nếu cần, bạn có thể lắp đặt bộ điều chỉnh mức đầu ra (điện trở thay đổi có điện trở 430...510 Ohms) và bộ suy giảm có đầu nối bổ sung, cũng như thang chia độ.

Các khung cắt thống nhất của dải MF và DV từ các máy thu vô tuyến lỗi thời đã được sử dụng làm khung của cuộn dây mạch. Số vòng của mỗi cuộn dây phụ thuộc vào công suất KPI sử dụng và ban đầu được lấy “có dự trữ”. Khi thiết lập ("đặt" các phạm vi) của máy phát điện, một số vòng quay không được quấn. Việc điều khiển được thực hiện bằng máy đo tần số.

Cuộn cảm L7 có lõi ferit M600-3 (NN) Ш2.8x14. Màn hình không được cài đặt trên cuộn dây mạch. Dữ liệu cuộn dây của cuộn dây, ranh giới của các dải phụ và mức đầu ra của máy phát RF được đưa ra trong bảng.

Phạm vi, MHz	Số lượt	Dây (đường kính, mm)	Khung, lõi	Mức đầu ra, V
			Không khung có đường kính 6 mm. L=12mm
			Đường kính gốm 6 mm, L=12 mm
			Thống nhât 3 phần



			Thống nhât 4 phần

Trong mạch máy phát, ngoài các bóng bán dẫn được chỉ định, bạn có thể sử dụng các bóng bán dẫn hiệu ứng trường KP303E(G), KP307 và các bóng bán dẫn RF lưỡng cực BF324, 25S9015, BC557, v.v. Nên sử dụng các loại thùng chặn cỡ nhỏ nhập khẩu.

Tụ điện ghép C5 có công suất 4,7...6,8 pF - loại KM, KT, KA có tổn hao RF thấp. Rất mong muốn sử dụng những loại chất lượng cao (trên vòng bi) làm KPI, nhưng chúng đang bị thiếu hụt. Việc điều chỉnh KPI của loại KPV có công suất tối đa 80...150 pF dễ tiếp cận hơn nhưng dễ bị đứt và có độ “trễ” đáng chú ý khi quay tiến và lùi.

Tuy nhiên, với việc lắp đặt cứng nhắc, các bộ phận chất lượng cao và khởi động máy phát điện trong 10...15 phút, bạn có thể đạt được tần số "giảm" không quá 500 Hz mỗi giờ ở tần số 20...30 MHz (tại nhiệt độ phòng ổn định).

Hình dạng tín hiệu và mức đầu ra của máy phát RF được sản xuất đã được kiểm tra bằng máy hiện sóng S1-64A.

Ở giai đoạn thiết lập cuối cùng, tất cả các cuộn cảm (trừ L1, được hàn ở một đầu vào thân) được cố định bằng keo gần công tắc phạm vi và KPI.

Văn học:
1. Sóng ngắn GIR - Radio, 2006, số 11, P. 72.

A. PERUTSKY, Bendery, Moldova.