Princip činnosti HF generátoru. Vysokofrekvenční (RF) generátorové obvody

Generátor je samooscilační systém, který generuje impulsy elektrického proudu, ve kterém tranzistor hraje roli spínacího prvku. Zpočátku, od okamžiku svého vynálezu, byl tranzistor umístěn jako zesilovací prvek. Prezentace prvního tranzistoru se konala v roce 1947. K představení tranzistoru s efektem pole došlo o něco později - v roce 1953. V pulzních generátorech plní roli spínače a teprve u generátorů střídavého proudu realizuje své zesilovací vlastnosti, přičemž se současně podílí na vytváření kladné zpětné vazby pro podporu oscilační proces.

Vizuální ilustrace rozdělení frekvenčního rozsahu

Klasifikace

Tranzistorové generátory mají několik klasifikací:

• podle frekvenčního rozsahu výstupního signálu;
• podle typu výstupního signálu;
• podle provozního principu.

Frekvenční rozsah je subjektivní hodnota, ale pro standardizaci je akceptováno následující rozdělení frekvenčního rozsahu:

• od 30 Hz do 300 kHz – nízkofrekvenční (LF);
• od 300 kHz do 3 MHz – průměrná frekvence (MF);
• od 3 MHz do 300 MHz – vysokofrekvenční (HF);
• nad 300 MHz – ultravysoká frekvence (mikrovlnná).

Jedná se o rozdělení frekvenčního rozsahu v oblasti rádiových vln. K dispozici je zvukový frekvenční rozsah (AF) - od 16 Hz do 22 kHz. Chceme-li tedy zdůraznit frekvenční rozsah generátoru, nazývá se například HF nebo LF generátor. Frekvence zvukového rozsahu jsou zase rozděleny na HF, MF a LF.

Podle typu výstupního signálu mohou být generátory:

• sinusový – pro generování sinusových signálů;
• funkční – pro vlastní kmitání signálů speciálního tvaru. Speciálním případem je obdélníkový pulzní generátor;
• šumové generátory jsou generátory širokého frekvenčního rozsahu, ve kterých je v daném frekvenčním rozsahu spektrum signálu rovnoměrné od spodní k horní části frekvenční charakteristiky.

Podle principu činnosti generátorů:

• RC generátory;
• LC generátory;
• Blokovací generátory jsou generátory krátkých impulsů.

Kvůli zásadním omezením se RC oscilátory obvykle používají v oblasti nízkých frekvencí a zvuku a oscilátory LC ve vysokofrekvenční oblasti.

Obvody generátoru

RC a LC sinusové generátory

Nejjednodušší způsob realizace tranzistorového generátoru je v kapacitním tříbodovém obvodu - Colpitts generátor (obr. níže).

Obvod tranzistorového oscilátoru (Colpittsův oscilátor)

V Colpittsově obvodu prvky (C1), (C2), (L) nastavují frekvenci. Zbývající prvky jsou standardní tranzistorové zapojení pro zajištění požadovaného stejnosměrného pracovního režimu. Generátor, sestavený podle indukčního tříbodového obvodu - Hartleyho generátor (obr. níže) má stejně jednoduchou konstrukci obvodu.

Tříbodový indukčně vázaný generátorový obvod (Hartleyův generátor)

V tomto obvodu je frekvence generátoru určena paralelním obvodem, který obsahuje prvky (C), (La), (Lb). Kondenzátor (C) je nezbytný pro vytvoření kladné zpětné vazby AC.

Praktická realizace takového generátoru je obtížnější, protože vyžaduje přítomnost indukčnosti s odbočkou.

Oba generátory vlastní oscilace se primárně používají ve středních a vysokých frekvencích jako generátory nosné frekvence, v obvodech lokálních oscilátorů s nastavováním frekvence a tak dále. Regenerátory rádiových přijímačů jsou také založeny na generátorech oscilátorů. Tato aplikace vyžaduje vysokou frekvenční stabilitu, proto je obvod téměř vždy doplněn o quartzový oscilační rezonátor.

Hlavní generátor proudu na bázi křemenného rezonátoru má vlastní oscilace s velmi vysokou přesností nastavení hodnoty frekvence RF generátoru. Miliardy procent jsou daleko od limitu. Rádiové regenerátory používají pouze křemennou frekvenční stabilizaci.

Provoz generátorů v oblasti nízkofrekvenčního proudu a zvukové frekvence je spojen s obtížemi při realizaci vysokých hodnot indukčnosti. Přesněji řečeno v rozměrech potřebné tlumivky.

Obvod Pierceova generátoru je modifikací Colpittova obvodu, realizovaný bez použití indukčnosti (obr. níže).

Propíchněte obvod generátoru bez použití indukčnosti

V zapojení Pierce je indukčnost nahrazena křemenným rezonátorem, čímž odpadá zdlouhavá a objemná indukčnost a zároveň se omezuje horní rozsah kmitů.

Kondenzátor (C3) nedovolí, aby stejnosměrná složka základního předpětí tranzistoru prošla do křemenného rezonátoru. Takový generátor může generovat oscilace až do 25 MHz, včetně audio frekvence.

Činnost všech výše uvedených generátorů je založena na rezonančních vlastnostech oscilačního systému složeného z kapacity a indukčnosti. V souladu s tím je frekvence oscilací určena hodnocením těchto prvků.

RC proudové generátory využívají principu fázového posunu v odporově-kapacitním obvodu. Nejčastěji používaným obvodem je řetězec s fázovým posunem (obr. níže).

Obvod RC generátoru s řetězem fázového posunu

Prvky (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) provádějí fázový posun, aby získaly kladnou zpětnou vazbu nezbytnou pro vznik vlastních oscilací. Ke generování dochází při frekvencích, pro které je fázový posun optimální (180 stupňů). Obvod s fázovým posunem zavádí silný útlum signálu, takže takový obvod má zvýšené požadavky na zesílení tranzistoru. Obvod s Wienovým můstkem je méně náročný na parametry tranzistoru (obr. níže).

Obvod RC generátoru s Wien můstkem

Wienův můstek ve tvaru dvojitého T se skládá z prvků (C1), (C2), (R3) a (R1), (R2), (C3) a jedná se o úzkopásmový vrubový filtr naladěný na kmitočet oscilací. Pro všechny ostatní frekvence je tranzistor pokryt hlubokým záporným spojením.

Funkční generátory proudu

Funkční generátory jsou navrženy tak, aby generovaly sekvenci impulsů určitého tvaru (tvar je popsán určitou funkcí – odtud název). Nejběžnější generátory jsou obdélníkové (pokud je poměr trvání pulsu k periodě oscilace ½, pak se tato sekvence nazývá „meandr“), trojúhelníkové a pilové pulsy. Nejjednodušším pravoúhlým generátorem pulsů je multivibrátor, který je pro začínající radioamatéry prezentován jako první obvod k sestavení vlastníma rukama (obr. níže).

Multivibrátorový obvod - obdélníkový pulzní generátor

Zvláštností multivibrátoru je, že může používat téměř jakékoli tranzistory. Doba trvání impulsů a pauz mezi nimi je určena hodnotami kondenzátorů a rezistorů v základních obvodech tranzistorů (Rb1), Cb1) a (Rb2), (Cb2).

Frekvence vlastního kmitání proudu se může lišit od jednotek hertzů až po desítky kilohertzů. VF vlastní oscilace nelze na multivibrátoru realizovat.

Generátory trojúhelníkových (pilových) pulsů jsou zpravidla postaveny na bázi generátorů pravoúhlých pulsů (hlavní oscilátor) přidáním korekčního řetězce (obr. níže).

Obvod generátoru trojúhelníkových impulzů

Tvar pulsů, blízký trojúhelníku, je určen nabíjecím a vybíjecím napětím na deskách kondenzátoru C.

Blokovací generátor

Účelem blokovacích generátorů je generovat silné proudové impulsy se strmými hranami a nízkým pracovním cyklem. Trvání pauz mezi pulzy je mnohem delší než trvání samotných pulzů. Blokovací generátory se používají v pulzních tvarovačích a srovnávacích zařízeních, ale hlavní oblastí použití je hlavní horizontální skenovací oscilátor v informačních zobrazovacích zařízeních založených na katodových trubicích. Blokovací generátory se také úspěšně používají v zařízeních pro konverzi energie.

Generátory založené na tranzistorech s efektem pole

Charakteristickým znakem tranzistorů s efektem pole je velmi vysoký vstupní odpor, řádově srovnatelný s odporem elektronek. Výše uvedená obvodová řešení jsou univerzální, jsou jednoduše přizpůsobena pro použití různých typů aktivních prvků. Generátory Colpitts, Hartley a další, vyrobené na tranzistoru s efektem pole, se liší pouze jmenovitými hodnotami prvků.

Obvody pro nastavení frekvence mají stejné vztahy. Pro generování HF oscilací je poněkud výhodnější jednoduchý generátor vyrobený na tranzistoru s efektem pole pomocí indukčního tříbodového obvodu. Faktem je, že tranzistor s efektem pole, který má vysoký vstupní odpor, nemá prakticky žádný bočníkový účinek na indukčnost, a proto bude vysokofrekvenční generátor pracovat stabilněji.

Generátory hluku

Charakteristickým rysem generátorů šumu je rovnoměrnost frekvenční odezvy v určitém rozsahu, to znamená, že amplituda oscilací všech frekvencí zahrnutých v daném rozsahu je stejná. Generátory šumu se používají v měřicích zařízeních k vyhodnocení frekvenčních charakteristik testované cesty. Zvukové generátory jsou často doplněny korektorem frekvenční odezvy, aby se přizpůsobily subjektivní hlasitosti pro lidský sluch. Tento hluk se nazývá „šedý“.

Video

Stále existuje několik oblastí, ve kterých je použití tranzistorů obtížné. Jedná se o výkonné mikrovlnné generátory v radarových aplikacích a tam, kde jsou vyžadovány zvláště výkonné vysokofrekvenční impulsy. Výkonné mikrovlnné tranzistory ještě nebyly vyvinuty. Ve všech ostatních oblastech je naprostá většina oscilátorů vyrobena výhradně s tranzistory. Důvodů je několik. Za prvé, rozměry. Za druhé, spotřeba energie. Za třetí, spolehlivost. Kromě toho lze tranzistory vzhledem k povaze jejich struktury velmi snadno miniaturizovat.

Radioamatéři potřebují přijímat různé rádiové signály. To vyžaduje přítomnost nízkofrekvenčního a vysokofrekvenčního generátoru. Tento typ zařízení se často nazývá tranzistorový generátor kvůli jeho konstrukční vlastnosti.

Další informace. Generátor proudu je samooscilační zařízení vytvořené a používané k výrobě elektrické energie v síti nebo přeměně jednoho typu energie na jiný s danou účinností.

Samooscilační tranzistorová zařízení

Tranzistorový generátor je rozdělen do několika typů:

• podle frekvenčního rozsahu výstupního signálu;
• podle typu generovaného signálu;
• podle akčního algoritmu.

Frekvenční rozsah je obvykle rozdělen do následujících skupin:

• 30 Hz-300 kHz – nízký rozsah, označený jako nízký;
• 300 kHz-3 MHz – střední rozsah, označení střední;
• 3-300 MHz – vysoký rozsah, označení HF;
• více než 300 MHz – ultravysoký rozsah, označený jako mikrovlnka.

Takto si radioamatéři rozdělují dosahy. Pro audio frekvence využívají rozsah 16 Hz-22 kHz a také jej rozdělují na nízké, střední a vysoké skupiny. Tyto frekvence jsou přítomny v každém domácím zvukovém přijímači.

Následující rozdělení je založeno na typu výstupu signálu:

• sinusový – signál je vydáván sinusovým způsobem;
• funkční – výstupní signály mají speciálně specifikovaný tvar, např. obdélníkový nebo trojúhelníkový;
• generátor šumu – na výstupu je dodržen jednotný frekvenční rozsah; rozsahy se mohou lišit v závislosti na potřebách spotřebitelů.

Tranzistorové zesilovače se liší svým operačním algoritmem:

• RC – hlavní oblast použití – nízký rozsah a zvukové frekvence;
• LC – hlavní oblast použití – vysoké frekvence;
• Blokovací oscilátor – používá se k vytváření pulzních signálů s vysokým pracovním cyklem.

Obrázek na elektrických schématech

Nejprve uvažujme získání sinusového typu signálu. Nejznámějším tranzistorovým oscilátorem tohoto typu je Colpittsův oscilátor. Jedná se o hlavní oscilátor s jednou indukčností a dvěma sériově zapojenými kondenzátory. Slouží ke generování požadovaných frekvencí. Zbývající prvky zajišťují požadovaný provozní režim tranzistoru při stejnosměrném proudu.

Další informace. Edwin Henry Colpitz byl na začátku minulého století vedoucím inovací ve společnosti Western Electric. Byl průkopníkem ve vývoji zesilovačů signálu. Poprvé vyrobil radiotelefon, který umožňoval rozhovory přes Atlantik.

Hartley master oscilátor je také široce známý. Jeho montáž, stejně jako Colpittsův obvod, je poměrně jednoduchá, ale vyžaduje závitovou indukčnost. V Hartleyově obvodu jeden kondenzátor a dvě induktory zapojené do série vytvářejí generaci. Obvod také obsahuje přídavnou kapacitu pro získání kladné zpětné vazby.

Hlavní oblastí použití výše popsaných zařízení jsou střední a vysoké frekvence. Používají se k získání nosných frekvencí a také ke generování elektrických oscilací s nízkým výkonem. Přijímací zařízení domácích rozhlasových stanic také využívají oscilační generátory.

Všechny uvedené aplikace netolerují nestabilní příjem. K tomu je do obvodu zaveden další prvek - křemenný rezonátor vlastních oscilací. V tomto případě se přesnost vysokofrekvenčního generátoru stává téměř standardní. Dosahuje miliontin procenta. V přijímacích zařízeních rádiových přijímačů se křemen používá výhradně ke stabilizaci příjmu.

Co se týče nízkofrekvenčních a zvukových generátorů, je zde velmi vážný problém. Pro zvýšení přesnosti ladění je zapotřebí zvýšení indukčnosti. Ale zvýšení indukčnosti vede ke zvětšení velikosti cívky, což značně ovlivňuje rozměry přijímače. Proto byl vyvinut alternativní obvod Colpittsova oscilátoru - nízkofrekvenční oscilátor Pierce. Není v něm indukčnost a místo něj je použit křemenný samokmitací rezonátor. Křemenný rezonátor navíc umožňuje odříznout horní hranici oscilací.

V takovém obvodu kapacita brání konstantní složce předpětí báze tranzistoru dosáhnout rezonátoru. Zde lze generovat signály až do 20-25 MHz včetně zvuku.

Výkon všech uvažovaných zařízení závisí na rezonančních vlastnostech systému skládajícího se z kapacit a indukčností. Z toho vyplývá, že frekvence bude určena továrními charakteristikami kondenzátorů a cívek.

Důležité! Tranzistor je prvek vyrobený z polovodiče. Má tři výstupy a je schopen řídit velký proud na výstupu z malého vstupního signálu. Síla živlů se liší. Používá se k zesílení a spínání elektrických signálů.

Další informace. Prezentace prvního tranzistoru se konala v roce 1947. Jeho derivát, tranzistor s efektem pole, se objevil v roce 1953. V roce 1956 Za vynález bipolárního tranzistoru byla udělena Nobelova cena za fyziku. V 80. letech minulého století byly elektronky zcela vytlačeny z rádiové elektroniky.

Funkční tranzistorový generátor

Funkční generátory založené na samooscilačních tranzistorech jsou vynalezeny tak, aby produkovaly metodicky se opakující pulzní signály daného tvaru. Jejich forma je určena funkcí (v důsledku toho se objevil název celé skupiny podobných generátorů).

Existují tři hlavní typy impulsů:

• obdélníkový;
• trojúhelníkový;
• pilový zub.

Multivibrátor je často uváděn jako příklad nejjednoduššího nízkofrekvenčního producenta obdélníkových signálů. Má nejjednodušší obvod pro vlastní montáž. Inženýři radioelektroniky často začínají s jeho implementací. Hlavním rysem je absence přísných požadavků na hodnocení a tvar tranzistorů. K tomu dochází v důsledku skutečnosti, že pracovní cyklus v multivibrátoru je určen kapacitami a odpory v elektrickém obvodu tranzistorů. Frekvence na multivibrátoru se pohybuje od 1 Hz do několika desítek kHz. Zde není možné uspořádat vysokofrekvenční oscilace.

K získání pilových a trojúhelníkových signálů dochází přidáním přídavného obvodu ke standardnímu obvodu s pravoúhlými impulsy na výstupu. V závislosti na vlastnostech tohoto přídavného řetězu jsou obdélníkové impulsy převedeny na trojúhelníkové nebo pilové impulsy.

Blokovací generátor

V jádru se jedná o zesilovač sestavený na bázi tranzistorů uspořádaných do jedné kaskády. Oblast použití je úzká - zdroj působivých, ale v čase přechodných (trvání od tisícin do několika desítek mikrosekund) pulzních signálů s velkou indukční kladnou zpětnou vazbou. Pracovní cyklus je více než 10 a může dosáhnout několika desítek tisíc relativních hodnot. Je zde patrná vážná ostrost čel, prakticky se tvarem neliší od geometricky pravidelných obdélníků. Používají se v obrazovkách katodových zařízení (kinoskop, osciloskop).

Pulzní generátory založené na tranzistorech s efektem pole

Hlavní rozdíl mezi tranzistory s efektem pole je ten, že vstupní odpor je srovnatelný s odporem elektronek. Obvody Colpitts a Hartley mohou být také sestaveny pomocí tranzistorů s efektem pole, pouze cívky a kondenzátory musí být vybrány s odpovídajícími technickými vlastnostmi. Jinak tranzistorové generátory s efektem pole nebudou fungovat.

Obvody, které nastavují frekvenci, podléhají stejným zákonům. Pro výrobu vysokofrekvenčních impulsů se lépe hodí konvenční zařízení sestavené pomocí tranzistorů s efektem pole. Tranzistor s efektem pole neobchází indukčnost v obvodech, takže generátory RF signálu pracují stabilněji.

Regenerátory

LC obvod generátoru lze nahradit přidáním aktivního a negativního odporu. Jedná se o regenerativní způsob získání zesilovače. Tento obvod má pozitivní zpětnou vazbu. Díky tomu jsou kompenzovány ztráty v oscilačním obvodu. Popsaný obvod se nazývá regenerovaný.

Generátor hluku

Hlavním rozdílem jsou jednotné charakteristiky nízkých a vysokých frekvencí v požadovaném rozsahu. To znamená, že amplitudová odezva všech frekvencí v tomto rozsahu se nebude lišit. Používají se především v měřicích zařízeních a ve vojenském průmyslu (zejména v leteckém a raketovém průmyslu). Kromě toho se k vnímání zvuku lidským uchem používá takzvaný „šedý“ šum.

Jednoduchý DIY zvukový generátor

Vezměme si nejjednodušší příklad - vřešťana. Potřebujete pouze čtyři prvky: filmový kondenzátor, 2 bipolární tranzistory a rezistor pro nastavení. Zátěž bude představovat elektromagnetický emitor. K napájení zařízení stačí obyčejná 9V baterie. Činnost obvodu je jednoduchá: rezistor nastavuje předpětí na bázi tranzistoru. Zpětná vazba probíhá přes kondenzátor. Ladicí odpor mění frekvenci. Zátěž musí mít vysokou odolnost.

Se vší rozmanitostí typů, velikostí a konstrukcí uvažovaných prvků nebyly dosud vynalezeny výkonné tranzistory pro ultra vysoké frekvence. Proto se generátory na bázi samooscilačních tranzistorů používají především pro nízkofrekvenční a vysokofrekvenční rozsahy.

Video

Nejdůležitějším blokem každého vysílače je tedy generátor. Jak stabilní a přesný generátor pracuje, určuje, zda někdo dokáže vysílaný signál zachytit a normálně jej přijmout. Na internetu se prostě povaluje spousta různých bug obvodů, které využívají různé generátory. Nyní si to vše trochu kategorizujeme.

Jmenovité hodnoty částí všech daných obvodů jsou vypočteny s ohledem na skutečnost, že pracovní frekvence obvodu je 60...110 MHz (to znamená, že pokrývá náš oblíbený VKV rozsah).

Klasika žánru - HF generátor

Tranzistor je zapojen podle obvodu společné báze. Odporový dělič napětí R1-R2 vytváří posun pracovního bodu na základně. Kondenzátor C3 odvádí R2 při vysoké frekvenci.

R3 je součástí emitorového obvodu pro omezení proudu procházejícího tranzistorem.

Kondenzátor C1 a cívka L1 tvoří oscilační obvod pro nastavení frekvence.

Conder C2 poskytuje pozitivní zpětnou vazbu (POF) nezbytnou pro generování.

Generační mechanismus

Zjednodušený diagram lze znázornit takto:

Místo tranzistoru vložíme určitý „prvek se záporným odporem“. V podstatě jde o zpevňující prvek. To znamená, že proud na jeho výstupu je větší než proud na vstupu (takže to je složité).

Na vstup tohoto prvku je připojen oscilační obvod. Zpětná vazba je přiváděna z výstupu prvku do stejného oscilačního obvodu (přes kondenzátor C2). Když se tedy zvýší proud na vstupu prvku (dobije se smyčkový kondenzátor), zvýší se i proud na výstupu. Prostřednictvím zpětné vazby je přiváděn zpět do oscilačního obvodu - dochází k „dobíjení“. V důsledku toho se v obvodu usazují netlumené kmity.

Všechno se ukázalo být jednodušší než tuřín v páře (jako vždy).

Odrůdy

Na rozsáhlém internetu můžete také najít následující implementaci stejného generátoru:

Obvod se nazývá "kapacitní tříbodový". Princip fungování je stejný.

Ve všech těchto schématech lze generovaný signál odstranit buď přímo z kolektoru VT 1, nebo k tomuto účelu použít vazební cívku spojenou s cívkou smyčky.

Indukční tříbodový

Vybral jsem toto schéma a doporučuji vám ho.

R1 – omezuje proud generátoru
R2 – nastavuje základní offset
C1, L1 – oscilační obvod
C2 – kondenzátor PIC

Cívka L1 má odbočku, ke které je připojen emitor tranzistoru. Tento kohout by neměl být umístěn přesně uprostřed, ale blíže ke „studenému“ konci cívky (to je ten, který je připojen k napájecímu vodiči). Kromě toho nemůžete udělat kohoutek vůbec, ale navinout další cívku, to znamená vytvořit transformátor:

Tato schémata jsou totožná.

Generační mechanismus:

Abychom pochopili, jak takový generátor funguje, podívejme se na druhý obvod. V tomto případě bude levé (podle schématu) vinutí sekundární, pravé - primární.

Když se napětí na horní desce C1 zvýší (to znamená, že proud v sekundárním vinutí teče „nahoru“), je na bázi tranzistoru přiveden otevírací impuls přes zpětnovazební kondenzátor C2. To způsobí, že tranzistor aplikuje proud do primárního vinutí, tento proud způsobí zvýšení proudu v sekundárním vinutí. Dochází k doplňování energie. Obecně je vše také docela jednoduché.

Odrůdy

Moje malé know-how: můžete umístit diodu mezi společný a základnu:

Signál ve všech těchto obvodech je odváděn z emitoru tranzistoru nebo přes přídavnou vazební cívku přímo z obvodu.

Push-pull generátor pro líné

Nejjednodušší obvod generátoru, jaký jsem kdy viděl:

V tomto obvodu je snadno vidět podobnost s multivibrátorem. Prozradím vám více – jedná se o multivibrátor. Pouze místo zpožďovacích obvodů na kondenzátoru a rezistoru (RC obvod) jsou zde použity tlumivky. Rezistor R1 nastavuje proud procházející tranzistory. Navíc bez něj generování prostě nepůjde.

Generační mechanismus:

Řekněme, že VT1 se otevře, kolektorový proud VT1 protéká L1. Podle toho je VT2 uzavřen a otevírací základní proud VT1 protéká L2. Ale protože odpor cívek je 100...1000 krát menší než odpor rezistoru R1, pak v době, kdy je tranzistor plně otevřen, napětí na nich klesne na velmi malou hodnotu a tranzistor se uzavře. Ale! Protože před sepnutím tranzistoru protékal L1 velký kolektorový proud, v okamžiku sepnutí dochází k napěťovému rázu (samoindukční emf), který je přiváděn na bázi VT2 a otevírá ji. Všechno začíná znovu, jen s jiným ramenem generátoru. A tak dále…

Tento generátor má pouze jednu výhodu - jednoduchost výroby. Zbytek jsou zápory.

Vzhledem k tomu, že nemá jasnou časovou vazbu (oscilační obvod nebo RC obvod), je velmi obtížné vypočítat frekvenci takového generátoru. Bude záležet na vlastnostech použitých tranzistorů, napájecím napětí, teplotě atd. Obecně je lepší nepoužívat tento generátor na vážné věci. V mikrovlnné oblasti se však používá poměrně často.

Push-pull generátor pro těžce pracující

Dalším generátorem, který budeme uvažovat, je také push-pull generátor. Obsahuje však oscilační obvod, díky kterému jsou jeho parametry stabilnější a předvídatelnější. I když ve své podstatě je to také docela jednoduché.

co tady vidíme?

Zkušené oko (a nepříliš zkušené) najde v tomto zapojení také podobnost s multivibrátorem. No, je to tak!

Co je na tomto schématu zvláštní? Ano, protože díky použití push-pull spínání umožňuje vyvinout dvojnásobný výkon oproti obvodům 1-cyklových generátorů při stejném napájecím napětí a za předpokladu použití stejných tranzistorů. Páni! No, obecně nemá skoro žádné vady :)

Generační mechanismus

Když je kondenzátor dobíjen v jednom nebo druhém směru, proud protéká jedním ze zpětnovazebních kondenzátorů do odpovídajícího tranzistoru. Tranzistor se otevírá a dodává energii „správným“ směrem. To je veškerá moudrost.

Neviděl jsem žádné zvlášť sofistikované verze tohoto schématu...

Nyní trochu kreativity.

Generátor logických prvků

Pokud se vám použití tranzistorů v generátoru zdá zastaralé nebo těžkopádné nebo nepřijatelné z náboženských důvodů, existuje cesta ven! Místo tranzistorů lze použít mikroobvody. Obvykle se používá logika: prvky NOT, AND-NOT, OR-NOT, méně často - Exclusive OR. Obecně lze říci, že jsou potřeba pouze prvky NOT, zbytek jsou excesy, které pouze zhoršují rychlostní parametry generátoru.

Vidíme hrozné schéma.

Čtverce s otvorem na pravé straně jsou invertory. No, nebo – „prvky NE“. Otvor jen ukazuje, že signál je převrácený.

Co NENÍ prvkem z hlediska banální erudice? Tedy z pohledu analogové technologie? Je to tak, jedná se o zesilovač s reverzním výstupem. Tedy kdy zvyšující se napětí na vstupu zesilovače, výstupní napětí je úměrné klesá. Obvod invertoru lze znázornit nějak takto (zjednodušeně):

To je samozřejmě příliš jednoduché. Ale je v tom kus pravdy.
To však pro nás zatím není tak důležité.

Podívejme se tedy na obvod generátoru. máme:

Dva měniče (DD1.1, DD1.2)

Rezistor R1

Oscilační obvod L1 C1

Všimněte si, že oscilační obvod v tomto obvodu je sériový. To znamená, že kondenzátor a cívka jsou umístěny vedle sebe. Ale toto je stále oscilační obvod, počítá se pomocí stejných vzorců a není o nic horší (a o nic lepší) než jeho paralelní protějšek.

Začněme od začátku. Proč potřebujeme rezistor?

Rezistor vytváří negativní zpětnou vazbu (NFB) mezi výstupem a vstupem prvku DD1.1. To je nezbytné pro udržení zisku pod kontrolou - to je jedna, a také - pro vytvoření počátečního zkreslení na vstupu prvku - to jsou dva. Na to, jak to funguje, se podrobně podíváme někde v tutoriálu o analogové technologii. Prozatím si uvědomme, že díky tomuto rezistoru se na výstupu a vstupu prvku při absenci vstupního signálu usadí napětí rovné polovině napájecího napětí. Přesněji řečeno, aritmetický průměr napětí logické „nuly“ a „jedničky“. Zatím se tím netrapme, máme toho ještě hodně před sebou...

Takže na jednom prvku máme invertující zesilovač. Tedy zesilovač, který „obrací“ signál vzhůru nohama: pokud je hodně na vstupu, je málo na výstupu a naopak. Druhý prvek slouží k tomu, aby byl tento zesilovač neinvertující. To znamená, že signál znovu převrátí. A v této podobě je zesílený signál přiváděn na výstup, do oscilačního obvodu.

Dobře, podívejme se pozorně na oscilační obvod? Jak je povoleno? Právo! Zapojuje se mezi výstup a vstup zesilovače. To znamená, že vytváří pozitivní zpětnou vazbu (POF). Jak již víme z recenzí předchozích generátorů, PIC je potřeba pro generátor, jako je kozlík lékařský pro kočku. Co bez POS nedokáže jediný generátor? To je pravda - vzrušte se. A začněte generovat...

Každý asi zná tuto věc: pokud připojíte mikrofon ke vstupu zesilovače a reproduktor k výstupu, pak když přivedete mikrofon k reproduktoru, začne ošklivé „pískání“. To není nic jiného než generace. Signál z výstupu zesilovače přivádíme na vstup. Objeví se POS. V důsledku toho začne zesilovač generovat.

No, zkrátka pomocí LC obvodu se v našem generátoru vytvoří PIC, vedoucí k buzení generátoru na rezonanční frekvenci oscilačního obvodu.

No, je to těžké?
Li(obtížný)
{
škrábeme (tuřín);
přečíst znovu;
}

Nyní si povíme o typech takových generátorů.

Za prvé, místo oscilačního obvodu můžete zapnout křemen. Výsledkem je stabilizovaný generátor pracující na křemenné frekvenci:

Pokud do obvodu OS prvku DD1.1 zařadíte místo rezistoru oscilační obvod, můžete spustit generátor pomocí křemenných harmonických. Pro získání jakékoli harmonické je nutné, aby rezonanční frekvence obvodu byla blízká frekvenci této harmonické:

Pokud je generátor vyroben z prvků AND-NOT nebo NOR-NOT, pak musí být vstupy těchto prvků paralelní a zapnuté jako běžný invertor. Pokud použijeme Exclusive OR, pak je jeden ze vstupů každého prvku připojen k + napájení.

Pár slov o mikroobvodech.
Je vhodnější použít logiku TTLSH nebo vysokorychlostní CMOS.

Řada TTLSH: K555, K531, KR1533
Například mikroobvod K1533LN1– 6 měničů.
Řada CMOS: KR1554, KR1564(74 AC, 74 HC), například – KR1554LN1
Jako poslední možnost - stará dobrá série K155(TTL). Ale jeho frekvenční parametry nechají být hodně žádoucí, takže bych tuto logiku nepoužil.

Zde diskutované generátory nejsou vše, s čím se můžete v tomto těžkém životě setkat. Ale když budete znát základní principy fungování těchto generátorů, bude mnohem snazší porozumět práci ostatních, zkrotit je a přimět je, aby pracovaly pro vás :)

RadioMir 2008 č. 9

Navrhovaný VF generátor je pokusem nahradit objemný průmyslový G4-18A menším a spolehlivějším zařízením.

Obvykle je při opravách a nastavování KV zařízení nutné „položit“ KV pásma pomocí LC obvodů, zkontrolovat průchod signálu po vf a mezifrekvenčních cestách, upravit jednotlivé obvody do rezonance atd. Citlivost, selektivita, dynamický rozsah a další důležité parametry VF zařízení jsou dány obvodovým návrhem, takže není nutné, aby domácí laboratoř měla multifunkční a drahý RF generátor. Pokud má generátor poměrně stabilní frekvenci s „čistou sinusovkou“, je vhodný pro radioamatéra. Samozřejmě věříme, že do arzenálu laboratoře patří také měřič frekvence, RF voltmetr a tester. Bohužel většina obvodů VF generátoru, které jsem zkoušel, produkovala velmi zkreslenou sinusovku, kterou nebylo možné zlepšit bez zbytečného zkomplikování obvodu. Jako velmi dobrý se osvědčil VF generátor, sestavený podle zapojení na obr. 1 (výsledkem byla téměř čistá sinusovka v celém KV rozsahu). Diagram je převzat jako základ z. V mém obvodu se místo úpravy obvodů varikapem používá KPI a indikační část obvodu se nepoužívá.

Tato konstrukce využívá variabilní kondenzátor typu KPV-150 a přepínač malého rozsahu PM (11P1N). S tímto KPI (10...150 pF) a tlumivkami L2...L5 je pokryt KV rozsah 1,7...30 MHz. Jak práce na návrhu postupovaly, byly do horní a spodní části řady přidány další tři okruhy (L1, L6 a L7). Při experimentech s KPI s kapacitou až 250 pF byl celý KV rozsah pokryt třemi obvody.

VF generátor je osazen na desce plošných spojů z fóliového sklolaminátu tloušťky 2 mm a velikosti 50x80 mm (obr. 2). Dráhy a montážní místa jsou vyříznuty nožem a řezačkou. Fólie kolem dílů se neodstraňuje, ale používá se místo „broušení“. Na obrázku desky s plošnými spoji nejsou pro názornost tyto části fólie znázorněny. Samozřejmě si můžete vyrobit i desku plošných spojů zobrazenou v.

Celá konstrukce generátoru spolu se zdrojem (samostatná deska se stabilizátorem napětí 9 V dle libovolného obvodu) je umístěna na hliníkovém šasi a umístěna v kovové skříni vhodných rozměrů. Použil jsem kazetu ze starého zařízení o rozměrech 130x150x90 mm. Na předním panelu je zobrazen knoflík pro přepínání rozsahů, knoflík pro nastavení KPI, malý RF konektor (50 Ohm) a LED indikátor pro zapnutí. V případě potřeby lze nainstalovat regulátor výstupní úrovně (variabilní rezistor s odporem 430...510 Ohmů) a útlumový člen s přídavným konektorem a také odstupňovanou stupnici.

Jako kostry cívek obvodu byly použity unifikované sekční rámy řad MF a DV ze zastaralých rádiových přijímačů. Počet závitů každé cívky závisí na kapacitě použitého KPI a zpočátku se bere „s rezervou“. Při nastavování ("pokládání" rozsahů) generátoru se některé závity odvíjejí. Řízení se provádí pomocí frekvenčního měřiče.

Induktor L7 má feritové jádro M600-3 (NN) Ш2,8x14. Obrazovky nejsou instalovány na cívkách obvodu. Data vinutí cívek, hranice dílčích rozsahů a výstupní úrovně RF generátoru jsou uvedeny v tabulce.

V obvodu generátoru lze kromě uvedených tranzistorů použít polní tranzistory KP303E(G), KP307 a bipolární RF tranzistory BF324, 25S9015, BC557 atd. Je vhodné použít importované malé blokovací kontejnery.

Vazební kondenzátor C5 o kapacitě 4,7...6,8 pF - typ KM, KT, KA s nízkými vf ztrátami. Jako KPI je velmi žádoucí používat kvalitní (na kuličkových ložiskách), ale je jich nedostatek. Regulační KPI typu KPV s maximální kapacitou 80...150 pF jsou dostupnější, ale snadno se rozbijí a mají znatelnou „hysterezi“ při otáčení vpřed i vzad.

Pevnou instalací, vysoce kvalitními díly a zahříváním generátoru po dobu 10...15 minut však můžete dosáhnout „poklesu“ frekvence maximálně 500 Hz za hodinu při frekvencích 20...30 MHz (při stabilní pokojová teplota).

Tvar signálu a výstupní úroveň vyrobeného RF generátoru byly zkontrolovány pomocí osciloskopu S1-64A.

V konečné fázi seřízení jsou všechny induktory (kromě L1, který je na jednom konci připájen k tělu) upevněny lepidlem v blízkosti přepínače rozsahu a KPI.

Literatura:
1. Krátkovlnný GIR - Rádio, 2006, č. 11, s. 72.

A. PERUTSKY, Bendery, Moldavsko.