Circuitos de radioaficionados, generadores de alta frecuencia. Generadores LC basados en transistores de efecto de campo.
Este libro analiza las características de las soluciones de circuitos utilizadas en la creación de dispositivos de transmisión de radio con transistores en miniatura. Los capítulos correspondientes proporcionan información sobre los principios de funcionamiento y las características del funcionamiento de unidades y cascadas individuales, diagramas de circuitos, así como otra información necesaria para la construcción independiente de transmisores de radio y micrófonos de radio simples. Se dedica un capítulo aparte a la consideración de diseños prácticos de microtransmisores de transistores para sistemas de comunicación de corto alcance.
El libro está destinado a radioaficionados principiantes interesados en las características de las soluciones de diseño de circuitos para unidades y cascadas de dispositivos transmisores de radio con transistores en miniatura.
En las soluciones de circuitos analizadas anteriormente para generadores LC, se utilizó un transistor bipolar como elemento activo. Sin embargo, en el desarrollo de transmisores de radio y micrófonos de radio en miniatura, se utilizan ampliamente circuitos de elementos activos fabricados en transistores de efecto de campo. La principal ventaja de los transistores de efecto de campo, a menudo llamados de canal o unipolares, es su alta resistencia de entrada, comparable a la resistencia de entrada de los tubos electrónicos. Un grupo especial está formado por transistores de efecto de campo con puerta aislada.
Para corriente alterna, el transistor de efecto de campo del elemento activo del generador de alta frecuencia se puede conectar a una fuente común, a una puerta común o a un drenaje común. Al desarrollar microtransmisores, a menudo se utilizan soluciones de circuito en las que el transistor de efecto de campo de CA está conectado en un circuito con un drenaje común. Este circuito de conexión para un transistor de efecto de campo es similar al circuito de conexión con colector común para un transistor bipolar. En un elemento activo hecho de un transistor de efecto de campo conectado en un circuito con un drenaje común, la carga se conecta al circuito fuente del transistor y el voltaje de salida se elimina de la fuente en relación con el bus del chasis.
La ganancia de voltaje de dicha etapa, a menudo llamada seguidor de fuente, es cercana a la unidad, es decir, el voltaje de salida es casi igual al voltaje de entrada. En este caso, no hay cambio de fase entre las señales de entrada y salida. Los seguidores de fuente se distinguen por una impedancia de entrada relativamente baja con una impedancia de entrada alta. Además, estas etapas se caracterizan por una baja capacitancia de entrada, lo que conduce a un aumento de la resistencia de entrada a altas frecuencias.
Uno de los criterios de clasificación para los generadores LC basados en transistores de efecto de campo, así como para los generadores basados en transistores bipolares, es el diseño del circuito de retroalimentación positiva. Dependiendo del esquema de circuito PIC aplicado, estos generadores se dividen en generadores con acoplamiento inductivo, acoplamiento capacitivo y generadores de tres puntos (los llamados generadores de tres puntos). En los generadores acoplados inductivamente, el circuito de retroalimentación positiva entre los electrodos de entrada y salida del transistor se forma mediante acoplamiento inductivo, y en los generadores acoplados capacitivamente, mediante acoplamiento capacitivo. En los generadores de RF de tres puntos, que a su vez se dividen en tres puntos inductivos y capacitivos, el circuito resonante está conectado al elemento activo en tres puntos.
Debe reconocerse que en el desarrollo de generadores de alta frecuencia para dispositivos de transmisión de radio en miniatura, las soluciones de circuitos con transistores de efecto de campo basados en el uso de un circuito inductivo de tres puntos (circuito Hartley) son especialmente populares. El hecho es que a altas frecuencias la resistencia de entrada compleja del transistor de efecto de campo es grande. Por tanto, el transistor prácticamente no desvía el circuito resonante, es decir, no tiene ningún efecto sobre sus parámetros. En la Fig. 3.10.
Arroz. 3.10. Diagrama esquemático de un oscilador LC basado en un transistor de efecto de campo según el circuito Hartley.
En el circuito considerado, el elemento activo del generador LC está hecho del transistor de efecto de campo VT1, que está conectado en corriente alterna según el circuito seguidor fuente, es decir, con un drenaje común. El electrodo de drenaje del transistor está conectado al bus de la carcasa a través del condensador C2. El circuito resonante está formado por un condensador de sintonización C1 y un inductor L1 conectados en paralelo, cuyos parámetros determinan la frecuencia de las oscilaciones generadas. Este circuito está conectado al circuito de puerta del transistor de efecto de campo VT1.
Las oscilaciones que surgen en el circuito resonante se alimentan a la puerta del transistor VT1. Con una media onda positiva de la señal de entrada, se aplica un voltaje correspondientemente positivo a la puerta, como resultado de lo cual aumenta la conductividad del canal y aumenta la corriente de drenaje. Con una media onda de oscilación negativa, se aplica un voltaje correspondientemente negativo a la puerta, como resultado de lo cual la conductividad del canal disminuye y la corriente de drenaje disminuye. El voltaje tomado del electrodo fuente del transistor VT1 se suministra al circuito resonante, es decir, a la salida de la bobina L1, que en relación con la fuente del transistor está conectada según un circuito autotransformador elevador. Esta inclusión le permite aumentar el coeficiente de transmisión del circuito de retroalimentación positiva al nivel requerido, es decir, garantiza el cumplimiento de la condición de equilibrio de amplitud. El cumplimiento de la condición de equilibrio de fases se garantiza encendiendo el transistor VT1 según un circuito con drenaje común.
El cumplimiento de las condiciones de equilibrio de amplitud y equilibrio de fase conduce a la aparición de oscilaciones estables en la frecuencia de resonancia del circuito oscilatorio. En este caso, la frecuencia de la señal generada se puede cambiar utilizando el condensador de sintonización C1 del circuito oscilante. La señal de salida generada por el generador se elimina del electrodo fuente del transistor de efecto de campo VT1.
Al diseñar generadores de alta frecuencia para microtransmisores, a menudo se utilizan soluciones de circuitos con transistores de efecto de campo basados en el uso de un circuito capacitivo de tres puntos (circuito Colpitts). En la Fig. 3.11.
Arroz. 3.11. Diagrama esquemático de un generador LC basado en un transistor de efecto de campo según el circuito de Colpitts.
El elemento activo de este generador LC está hecho de un transistor de efecto de campo VT1, que está conectado a corriente alterna según un circuito con un drenaje común. En este caso, el electrodo de drenaje del transistor se conecta al bus de la carcasa a través del condensador C5. El circuito resonante paralelo está formado por el inductor L1 y los condensadores C1 - C4, cuyos parámetros determinan la frecuencia de las oscilaciones generadas. Este circuito está incluido en el circuito de puerta del transistor de efecto de campo.
Las oscilaciones que surgen en el circuito resonante se alimentan a la puerta del transistor VT1. El voltaje tomado del electrodo fuente del transistor VT1 se alimenta a través del circuito de retroalimentación al circuito resonante, es decir, al punto de conexión de los condensadores C3 y C4, formando un divisor capacitivo. Seleccionar los valores apropiados de las capacitancias de los capacitores C3 y C4, así como la relación requerida de estos valores, le permite seleccionar un nivel de coeficiente de transmisión del circuito de retroalimentación positiva que garantice el cumplimiento de la condición de equilibrio de amplitud. El cumplimiento de la condición de equilibrio de fases se garantiza encendiendo el transistor VT1 según un circuito con drenaje común.
El cumplimiento de las condiciones de equilibrio de amplitud y equilibrio de fase garantiza la aparición de oscilaciones estables en la frecuencia de resonancia del circuito oscilatorio. En este caso, la frecuencia de la señal generada se puede cambiar utilizando el condensador C2 (sintonización aproximada) y el condensador C1 (sintonización fina). Una señal de salida con una frecuencia de aproximadamente 5 MHz, generada por el generador, se elimina del electrodo fuente del transistor de efecto de campo VT1.
Hace poco me lo trajeron para reparar generador GUK-1. No importa lo que pensé después, inmediatamente reemplacé todos los electrolitos. ¡Oh milagro! Todo funcionó. El generador es de la época soviética, y la actitud de los comunistas hacia los radioaficionados era tal X... que no hay ganas de recordar.
Aquí es donde al generador le gustaría ser mejor. Por supuesto, el inconveniente más importante es configurar la frecuencia del generador de alta frecuencia. Al menos instalaron un vernier simple, así que tuve que agregar un capacitor de recorte adicional con un dieléctrico de aire (Foto 1). La verdad es que elegí muy mal el lugar; debería haberlo movido un poco. Creo que tendrás esto en cuenta.
Para instalar el mango, tuve que alargar el eje de la recortadora, un trozo de alambre de cobre con un diámetro de 3 mm. El condensador está conectado en paralelo a la unidad de control principal, ya sea directamente o mediante un condensador de "estiramiento", lo que aumenta aún más la suavidad de la sintonización del generador de RF. Para el montón, también reemplacé los conectores de salida; mis familiares ya estaban llorando. Esto completa la reparación. No sé de dónde viene el circuito del generador, pero parece que todo coincide. Quizás a ti también te resulte útil.
El diagrama de circuito del generador combinado universal - GUK-1 se muestra en la Figura 1. El dispositivo incluye dos generadores, un generador de baja frecuencia y un generador de alta frecuencia.
DATOS TÉCNICOS
1. El rango de frecuencia del generador de ondas decamétricas de 150 kHz a 28 MHz está cubierto por cinco subrangos con las siguientes frecuencias:
1 subbanda 150 - 340 kHz
II 340 - 800 kHz
III 800 - 1800 kHz
IV 4,0 - 10,2 MHz
V 10,2 - 28,0 MHz
2. Error de instalación de HF no superior al ±5%.
3. El generador de RF proporciona un ajuste suave del voltaje de salida de 0,05 mV a 0,1 V.
4. El generador realiza los siguientes tipos de trabajo:
a) generación continua;
b) modulación de amplitud interna con voltaje sinusoidal con una frecuencia de 1 kHz.
5. Profundidad de modulación de al menos el 30%.
6. La resistencia de salida del generador de RF no supera los 200 ohmios.
7. El generador de baja frecuencia genera 5 frecuencias fijas: 100 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 5 kHz, 15 kHz.
8. La desviación de frecuencia permitida del generador de baja frecuencia no supera el ±10%.
9. La resistencia de salida del generador de baja frecuencia no supera los 600 ohmios.
10. El voltaje de salida LF se puede ajustar suavemente de 0 a 0,5 V.
11. El tiempo de autocalentamiento del dispositivo es de 10 minutos.
12. El dispositivo funciona con una batería Krona de 9 V.
GENERADOR DE BAJA FRECUENCIA
El generador de baja frecuencia se ensambla mediante transistores VT1 y VT3. La retroalimentación positiva necesaria para que se produzca la generación se elimina de la resistencia R10 y se suministra al circuito base del transistor VT1 a través del condensador C1 y el circuito de desplazamiento de fase correspondiente seleccionado por el interruptor B1 (por ejemplo, C2, C3, C12). Una de las resistencias de la cadena es un recortador (R13), con el que se puede ajustar la frecuencia de generación de una señal de baja frecuencia. La resistencia R6 establece la polarización inicial según el transistor VT1. El transistor VT2 contiene un circuito para estabilizar la amplitud de las oscilaciones generadas. El voltaje de salida sinusoidal a través de C1 y R1 se suministra a la resistencia variable R8, que regula la señal de salida del generador de baja frecuencia y regula la profundidad de la modulación de amplitud del generador de alta frecuencia.
GENERADOR DE ALTA FRECUENCIA
El generador de RF se implementa en los transistores VT5 y VT6. Desde la salida del generador, a través de C26, la señal se alimenta a un amplificador ensamblado en los transistores VT7 y VT8. Un modulador de señal de RF se ensambla utilizando transistores VT4 y VT9. Los mismos transistores se utilizan en el circuito de estabilización de amplitud de la señal de salida. No sería mala idea hacer un atenuador para este generador, ya sea tipo T o P. Dichos atenuadores se pueden calcular utilizando calculadoras apropiadas para calcular y. Eso parece ser todo. Adiós. K.V.Yu.
Descarga el diagrama.
Dibujo de PCB del generador de RF
El dibujo en formato LAY fue amablemente proporcionado por Igor Rozhkov, por lo que le expreso mi gratitud por mí y por aquellos que encontrarán útil este dibujo.
El archivo siguiente contiene el archivo de Igor Rozhkov para un generador de radioaficionado industrial con cinco bandas de HF: GUK-1. La placa se presenta en formato *.lay y contiene una modificación del circuito (sexto interruptor para el rango 1,8 - 4 MHz), publicada anteriormente en la revista Radio 1982, N° 5, p.
Descargue el dibujo de la PCB.
Modificación del generador GUK-1.
Modulación FM en el generador GUK-1.
Otra idea modernización del generador GUK-1, No lo he probado porque no tengo mi propio generador, pero en teoría todo debería funcionar. Esta modificación le permite configurar nodos de equipos receptores y transmisores que funcionan mediante modulación de frecuencia, por ejemplo, estaciones de radio CB. Y, no sin importancia, usando la resistencia Rп puedes ajustar la frecuencia portadora. El voltaje que se utiliza para polarizar los varicaps debe estabilizarse. Para estos fines puede utilizar estabilizadores de tres terminales de un solo chip a un voltaje de 5V y una pequeña caída de voltaje en el propio estabilizador. Como último recurso, puede montar un estabilizador paramétrico que consta de una resistencia y un diodo zener KS156A. Estimemos el valor de la resistencia en el circuito del diodo Zener. La corriente de estabilización del KS156A oscila entre 3 mA y 55 mA. Elijamos una corriente de diodo Zener inicial de 20 mA. Esto significa que con un voltaje de suministro de 9 V y un voltaje de estabilización del diodo Zener de 5,6 V, la resistencia a una corriente de 20 mA debería caer 9 - 5,6 = 3,4 V. R = U/I = 3,4/0,02 = 170 ohmios. Si es necesario, se puede cambiar el valor de la resistencia. La profundidad de modulación está regulada por la misma resistencia variable R8: regulador de voltaje de salida de baja frecuencia. Si necesita cambiar los límites para ajustar la profundidad de modulación, puede seleccionar el valor de la resistencia R*.
Generadores de RF
Entonces, el bloque más importante de cualquier transmisor es el generador. La estabilidad y precisión del funcionamiento del generador determinan si alguien puede captar la señal transmitida y recibirla normalmente.
Simplemente hay muchos circuitos de errores diferentes en nuestra querida Internet, que utilizan varios generadores. Ahora estamos clasificando un poco este lote.
Las clasificaciones de las partes de todos los circuitos dados se calculan teniendo en cuenta el hecho de que la frecuencia de funcionamiento del circuito es de 60...110 MHz (es decir, cubre nuestro rango VHF favorito).
"Clásicos del género".
El transistor está conectado según un circuito base común. El divisor de voltaje de resistencia R1-R2 crea un punto de operación desplazado en la base. El condensador C3 desvía a R2 a alta frecuencia.
R3 se incluye en el circuito emisor para limitar la corriente que fluye a través del transistor.
El condensador C1 y la bobina L1 forman un circuito oscilatorio de ajuste de frecuencia.
Conder C2 proporciona la retroalimentación positiva (POF) necesaria para la generación.
Mecanismo de generación
Un diagrama simplificado se puede representar de la siguiente manera:
En lugar de un transistor, ponemos un determinado "elemento con resistencia negativa". En esencia, es un elemento de refuerzo. Es decir, la corriente en su salida es mayor que la corriente en la entrada (lo que es complicado).
Un circuito oscilatorio está conectado a la entrada de este elemento. La retroalimentación se suministra desde la salida del elemento al mismo circuito oscilatorio (a través del condensador C2). Así, cuando aumenta la corriente en la entrada del elemento (se recarga el condensador del circuito), la corriente en la salida también aumenta. A través de la retroalimentación, se retroalimenta al circuito oscilatorio: se produce una "alimentación". Como resultado, las oscilaciones no amortiguadas se estabilizan en el circuito.
Todo resultó más sencillo que nabos al vapor (como siempre).
Variedades
En Internet también puede encontrar la siguiente implementación del mismo generador:
El circuito se llama "tres puntos capacitivos". El principio de funcionamiento es el mismo.
En todos estos esquemas, la señal generada se puede eliminar directamente del colector VT 1 o utilizar una bobina de acoplamiento conectada a una bobina de bucle para este propósito.
Elijo este esquema y te lo recomiendo.
R1 – limita la corriente del generador,
R2: establece el desplazamiento base,
C1, L1 – circuito oscilatorio,
C2 – Conder POS
La bobina L1 tiene un grifo al que está conectado el emisor del transistor. Este grifo no debe ubicarse exactamente en el medio, sino más cerca del extremo “frío” de la bobina (es decir, el que está conectado al cable de alimentación). Además, no es posible hacer ningún grifo, sino enrollar una bobina adicional, es decir, hacer un transformador:
Estos esquemas son idénticos.
Mecanismo de generación:
Para entender cómo funciona un generador de este tipo, veamos el segundo circuito. En este caso, el devanado izquierdo (según el diagrama) será el secundario, el derecho, el primario.
Cuando el voltaje en la placa superior de C1 aumenta (es decir, la corriente en el devanado secundario fluye "hacia arriba"), se aplica un pulso de apertura a la base del transistor a través del condensador de retroalimentación C2. Esto hace que el transistor aplique corriente al devanado primario, esta corriente hace que aumente la corriente en el devanado secundario. Hay una reposición de energía. En general, todo también es bastante sencillo.
Variedades.
Mi pequeño conocimiento: puedes poner un diodo entre el común y la base:
La señal en todos estos circuitos se elimina del emisor del transistor o mediante una bobina de acoplamiento adicional directamente del circuito.
Generador push-pull para los perezosos
El circuito generador más simple que he visto en mi vida:
En este circuito se puede ver fácilmente la similitud con un multivibrador. Te contaré más: este es un multivibrador. Solo que en lugar de circuitos de retardo en un condensador y una resistencia (circuito RC), aquí se utilizan inductores. La resistencia R1 establece la corriente a través de los transistores. Además, sin él, la generación simplemente no funcionará.
Mecanismo de generación:
Digamos que VT1 se abre, la corriente del colector VT1 fluye a través de L1. En consecuencia, VT2 se cierra y la corriente de base de apertura VT1 fluye a través de L2. Pero como la resistencia de las bobinas es 100...1000 veces menor que la resistencia de la resistencia R1, cuando el transistor está completamente abierto, el voltaje a través de ellas cae a un valor muy pequeño y el transistor se cierra. ¡Pero! Dado que antes de cerrar el transistor fluyó una gran corriente de colector a través de L1, en el momento de cerrar se produce un aumento de voltaje (fem de autoinducción), que se suministra a la base de VT2 y la abre. Todo empieza de nuevo, sólo que con un brazo generador diferente. Etcétera…
Este generador tiene una sola ventaja: la facilidad de fabricación. El resto son desventajas.
Dado que no tiene un enlace de sincronización claro (circuito oscilatorio o circuito RC), es muy difícil calcular la frecuencia de dicho generador. Dependerá de las propiedades de los transistores utilizados, la tensión de alimentación, la temperatura, etc. En general, es mejor no utilizar este generador para cosas serias. Sin embargo, en el ámbito del microondas se utiliza con bastante frecuencia.
Generador push-pull para trabajadores
El otro generador que consideraremos también es un generador push-pull. Sin embargo, contiene un circuito oscilatorio, lo que hace que sus parámetros sean más estables y predecibles. Aunque, en esencia, también es bastante sencillo.
¿Qué vemos aquí?
Vemos el circuito oscilatorio L1 C1,
Y luego vemos un par de cada criatura:
Dos transistores: VT1, VT2
Dos condensadores de retroalimentación: C2, C3
Dos resistencias de polarización: R1, R2
Un ojo experimentado (y no muy experimentado) encontrará en este circuito similitudes con un multivibrador. Bueno, ¡así es!
¿Qué tiene de especial este esquema? Sí, porque gracias al uso de conmutación push-pull, permite desarrollar el doble de potencia, en comparación con los circuitos de generadores de 1 ciclo, con la misma tensión de alimentación y siempre que se utilicen los mismos transistores. ¡Guau! Bueno, en general casi no tiene defectos :)
Mecanismo de generación
Cuando el condensador se recarga en una dirección u otra, la corriente fluye a través de uno de los condensadores de retroalimentación hasta el transistor correspondiente. El transistor se abre y agrega energía en la dirección "correcta". Esa es toda la sabiduría.
No he visto ninguna versión particularmente sofisticada de este esquema...
Ahora un poco de creatividad.
Generador de elementos lógicos
Si el uso de transistores en un generador le parece obsoleto o engorroso, o inaceptable por razones religiosas, ¡hay una salida! Se pueden utilizar microcircuitos en lugar de transistores. Se suele utilizar la lógica: los elementos NO, Y-NO, O-NO, con menos frecuencia - O exclusivo. Por lo general sólo se necesitan elementos NO, el resto son excesos que sólo empeoran los parámetros de velocidad del generador.
Vemos un plan terrible.
Los cuadrados con un agujero en el lado derecho son inversores. Bueno, o – “elementos NO”. El agujero simplemente indica que la señal está invertida.
¿Cuál es el elemento que NO es desde el punto de vista de la erudición banal? Bueno, es decir, ¿desde el punto de vista de la tecnología analógica? Así es, este es un amplificador con salida inversa. Es decir, cuando creciente voltaje en la entrada del amplificador, el voltaje de salida es proporcional a disminuye. El circuito inversor se puede representar así (simplificado):
Por supuesto, esto es demasiado simple. Pero hay algo de verdad en esto.
Sin embargo, esto no es tan importante para nosotros por ahora.
Entonces, veamos el circuito del generador. Tenemos:
Dos inversores (DD1.1, DD1.2)
Resistencia R1
Circuito oscilatorio L1 C1
Tenga en cuenta que el circuito oscilante en este circuito es serie. Es decir, el condensador y la bobina están situados uno al lado del otro. Pero este sigue siendo un circuito oscilatorio, se calcula usando las mismas fórmulas y no es peor (ni mejor) que su contraparte paralela.
Empecemos desde el principio. ¿Por qué necesitamos una resistencia?
La resistencia crea retroalimentación negativa (NFB) entre la salida y la entrada del elemento DD1.1. Esto es necesario para mantener la ganancia bajo control (esto es uno) y también para crear un sesgo inicial en la entrada del elemento (esto es dos). Veremos cómo funciona esto en detalle en algún lugar del tutorial sobre tecnología analógica. Por ahora entendamos que gracias a esta resistencia, en la salida y entrada del elemento, en ausencia de señal de entrada, se establece una tensión igual a la mitad de la tensión de alimentación. Más precisamente, la media aritmética de los voltajes del “cero” y el “uno” lógicos. No nos preocupemos por esto por ahora, todavía tenemos mucho por hacer...
Entonces, en un elemento tenemos un amplificador inversor. Es decir, un amplificador que “pone” la señal al revés: si hay mucha en la entrada, en la salida hay poca, y viceversa. El segundo elemento sirve para que este amplificador no sea inversor. Es decir, vuelve a invertir la señal. Y de esta forma, la señal amplificada se suministra a la salida, al circuito oscilatorio.
Vamos, ¿veamos detenidamente el circuito oscilatorio? ¿Cómo se habilita? ¡Bien! Está conectado entre la salida y la entrada del amplificador. Es decir, crea retroalimentación positiva (POF). Como ya sabemos al revisar generadores anteriores, el POS es necesario para un generador como lo es la valeriana para un gato. Sin POS, ¿qué puede hacer ni un solo generador? Así es, anímate. Y empieza a generar...
Probablemente todo el mundo sepa esto: si conecta un micrófono a la entrada de un amplificador y un altavoz a la salida, cuando acerca el micrófono al altavoz, comienza un desagradable "silbido". Esto no es más que generación. Enviamos la señal desde la salida del amplificador a la entrada. Aparece un TPV. Como resultado, el amplificador comienza a generar.
Bueno, en resumen, mediante un circuito LC, se crea un PIC en nuestro generador, lo que lleva a la excitación del generador a la frecuencia de resonancia del circuito oscilatorio.
Bueno, ¿es difícil?
Si(difícil)
{
rascamos (nabo);
leer de nuevo;
}
Ahora hablemos de los tipos de dichos generadores.
En primer lugar, en lugar de un circuito oscilante, puede encender cuarzo. El resultado es un generador estabilizado que funciona a la frecuencia del cuarzo:
Si incluye un circuito oscilante en lugar de una resistencia en el circuito OS del elemento DD1.1, puede iniciar un generador utilizando armónicos de cuarzo. Para obtener cualquier armónico es necesario que la frecuencia de resonancia del circuito sea cercana a la frecuencia de este armónico:
RadioMir 2008 No. 9
El generador de HF propuesto es un intento de reemplazar el voluminoso industrial G4-18A por un dispositivo más pequeño y confiable.
Por lo general, al reparar y configurar equipos de HF, es necesario "colocar" las bandas de HF utilizando circuitos LC, verificar el paso de la señal a lo largo de las rutas RF e IF, ajustar los circuitos individuales a la resonancia, etc. La sensibilidad, selectividad, rango dinámico y otros parámetros importantes de los dispositivos de alta frecuencia están determinados por el diseño del circuito, por lo que no es necesario que un laboratorio doméstico tenga un generador de RF costoso y multifuncional. Si el generador tiene una frecuencia bastante estable con una "onda sinusoidal pura", entonces es adecuado para un radioaficionado. Por supuesto, creemos que el arsenal del laboratorio también incluye un frecuencímetro, un voltímetro de RF y un probador. Desafortunadamente, la mayoría de los circuitos generadores de HF que probé producían una onda sinusoidal muy distorsionada, que no podía mejorarse sin complicar innecesariamente el circuito. El generador de HF, ensamblado según el circuito que se muestra en la Fig. 1, demostró ser muy bueno (el resultado fue una onda sinusoidal casi pura en todo el rango de HF). El diagrama se toma como base. En mi circuito, en lugar de ajustar los circuitos con un varicap, se usa un KPI y no se usa la parte indicadora del circuito.
Este diseño utiliza un condensador variable tipo KPV-150 y un interruptor de rango PM de pequeño tamaño (11P1N). Con este KPI (10...150 pF) y los inductores L2...L5 se cubre el rango HF de 1,7...30 MHz. A medida que avanzaba el trabajo en el diseño, se agregaron tres circuitos más (L1, L6 y L7) a las secciones superior e inferior de la gama. En experimentos con KPI con una capacitancia de hasta 250 pF, tres circuitos cubrieron todo el rango de HF.
El generador de RF se ensambla sobre una placa de circuito impreso hecha de laminado de fibra de vidrio con un espesor de 2 mm y unas dimensiones de 50x80 mm (Fig. 2). Los rieles y los puntos de montaje se cortan con un cuchillo y un cúter. La lámina que rodea las piezas no se retira, sino que se utiliza en lugar de “pulida”. En la figura de la placa de circuito impreso, para mayor claridad, estas secciones de la lámina no se muestran. Por supuesto, también puedes fabricar la placa de circuito impreso que se muestra en.
Toda la estructura del generador, junto con la fuente de alimentación (un tablero independiente con estabilizador de voltaje de 9 V según cualquier circuito) se coloca sobre un chasis de aluminio y se coloca en una caja metálica de dimensiones adecuadas. Utilicé un casete de un equipo antiguo con unas dimensiones de 130x150x90 mm. El panel frontal muestra una perilla de interruptor de rango, una perilla de ajuste de KPI, un conector RF de pequeño tamaño (50 ohmios) y un indicador LED para conectarse a la red. Si es necesario, se puede instalar un regulador de nivel de salida (resistencia variable con una resistencia de 430...510 Ohmios) y un atenuador con conector adicional, así como una escala graduada.
Como marcos de las bobinas del circuito se utilizaron marcos seccionales unificados de las gamas MF y DV de receptores de radio obsoletos. El número de vueltas de cada bobina depende de la capacidad del KPI utilizado y se toma inicialmente “con reserva”. Al configurar ("colocar" las gamas) del generador, algunas de las espiras se desenrollan. El control se realiza mediante un frecuencímetro.
El inductor L7 tiene un núcleo de ferrita M600-3 (NN) Ш2,8x14. Las pantallas no están instaladas en las bobinas del circuito. Los datos de bobinado de las bobinas, los límites de los subrangos y los niveles de salida del generador de RF se muestran en la tabla.
Rango, MHz |
Número de vueltas |
Alambre (diámetro, mm) |
Marco, núcleo |
Nivel de salida, V |
||
Sin marco con un diámetro de 6 mm. Largo=12mm |
||||||
Diámetro cerámico 6 mm, L=12 mm |
||||||
unificado |
||||||
unificado |
En el circuito generador, además de los transistores indicados, se pueden utilizar los de efecto de campo KP303E(G), KP307 y los transistores de RF bipolares BF324, 25S9015, BC557, etc. Es recomendable utilizar contenedores de bloqueo importados de pequeño tamaño.
Condensador de acoplamiento C5 con una capacidad de 4,7...6,8 pF - tipo KM, KT, KA con bajas pérdidas de RF. Es muy deseable utilizar unos de alta calidad (sobre rodamientos de bolas) como KPI, pero son escasos. Los KPI de regulación del tipo KPV con una capacidad máxima de 80...150 pF son más accesibles, pero se rompen fácilmente y tienen una "histéresis" notable al girar hacia adelante y hacia atrás.
Sin embargo, con una instalación rígida, piezas de alta calidad y un calentamiento del generador durante 10...15 minutos, se puede lograr una "caída" de frecuencia de no más de 500 Hz por hora a frecuencias de 20...30 MHz (a una temperatura ambiente estable).
La forma de la señal y el nivel de salida del generador de RF fabricado se comprobaron utilizando un osciloscopio S1-64A.
En la etapa final de ajuste, todos los inductores (excepto L1, que está soldado en un extremo al cuerpo) se fijan con pegamento cerca del interruptor de rango y KPI.
Literatura:
1. Onda Corta GIR - Radio, 2006, N° 11, pág. 72.
A. PERUTSKY, Bendery, Moldavia.
Dedicado a los jóvenes radioaficionados...
Prefacio
Una señal de radio, una vez generada, es transportada a las profundidades del Universo a la velocidad de la luz... Esta frase, leída en la revista "Joven Técnico" en mi infancia lejana, me causó una impresión muy fuerte y ya entonces Decidí firmemente que definitivamente enviaría mi señal a nuestros “hermanos en mente”, sin importar lo que me cueste. Pero el camino desde el deseo hasta el sueño hecho realidad es largo e impredecible...
Cuando comencé a dedicarme al negocio de la radio, tenía muchas ganas de construir una estación de radio portátil. En ese momento pensé que constaba de un altavoz, una antena y una batería. Lo único que tienes que hacer es conectarlos en el orden correcto y podrás hablar con tus amigos estén donde estén... Llené más de una libreta con posibles diagramas, agregué todo tipo de bombillas, bobinas y cableado. Hoy estos recuerdos sólo me hacen sonreír, pero entonces me pareció que sólo un poco más y tendría un dispositivo milagroso en mis manos...
Recuerdo mi primer transmisor de radio. En séptimo grado fui a un club de radiogoniometría deportiva (la llamada caza del zorro). En uno de los hermosos días de primavera, nuestro último “zorro” dio órdenes de vivir mucho tiempo. El líder del círculo, sin pensarlo dos veces, me lo entregó con las palabras: “... bueno, ahí lo arreglas...”. Probablemente estaba terriblemente orgulloso y feliz de que me hubieran confiado una misión tan honorable, pero mis conocimientos de electrónica en ese momento no alcanzaban el "mínimo de candidato". Sabía distinguir un transistor de un diodo y tenía una idea aproximada de cómo funcionan por separado, pero cómo funcionan juntos era un misterio para mí. Al llegar a casa, abrí la pequeña caja de metal con asombro. En su interior había una placa que constaba de un multivibrador y un generador de RF en un transistor P416. Para mí este fue el pináculo del diseño de circuitos. El detalle más misterioso de este dispositivo era la bobina del oscilador maestro (3,5 MHz), enrollada sobre un núcleo blindado. La curiosidad infantil venció al sentido común y un destornillador de metal afilado se clavó en la carcasa blindada de la bobina. “Gruñido”, hubo un crujido y un trozo del cuerpo de la bobina blindada cayó al suelo con un ruido sordo. Mientras él caía, mi imaginación ya había pintado una imagen de mí siendo disparado por el líder de nuestro círculo...
Esta historia tuvo un final feliz, aunque ocurrió un mes después. Finalmente reparé el “Fox”, aunque para ser más preciso lo hice de nuevo. La placa de la baliza, hecha de lámina getinax, no resistió la tortura con mi soldador de 100 vatios, las pistas se despegaron debido a la constante soldadura de piezas... Tuve que hacer la placa nuevamente. Gracias a mi papá por traer (conseguido de algún lugar con gran dificultad) papel de aluminio getinax, y a mi mamá por el costoso esmalte de uñas rojo francés que usé para pintar el tablero. No pude conseguir un nuevo núcleo de armadura, pero logré pegar cuidadosamente el viejo con pegamento BF... La radiobaliza reparada emitió alegremente su débil "PEEP-PEEP" al aire, pero para mí era comparable a el lanzamiento del primer satélite terrestre artificial, que anunció a la humanidad el inicio de la era de la exploración espacial con la misma señal intermitente en frecuencias de 20 y 40 MHz. Aquí está la historia...
Diagrama del dispositivo
Existe una gran cantidad de circuitos generadores en el mundo capaces de generar oscilaciones de diversas frecuencias y potencias. Normalmente se trata de dispositivos bastante complejos basados en diodos, lámparas, transistores u otros elementos activos. Su montaje y configuración requiere cierta experiencia y equipos costosos. Y cuanto mayor sea la frecuencia y la potencia del generador, más complejos y costosos serán los dispositivos, más experiencia debe tener el radioaficionado en este tema.
Pero hoy me gustaría hablarles de un generador de RF bastante potente, construido con un solo transistor. Además, este generador puede funcionar a frecuencias de hasta 2 GHz y superiores y generar una gran cantidad de energía, desde unidades hasta decenas de vatios, según el tipo de transistor utilizado. Una característica distintiva de este generador es el uso. resonador dipolo simétrico, una especie de circuito oscilatorio abierto con acoplamiento inductivo y capacitivo. No se asuste por este nombre: el resonador consta de dos tiras metálicas paralelas ubicadas a poca distancia entre sí.
Realicé mis primeros experimentos con generadores de este tipo a principios de la década de 2000, cuando dispuse de potentes transistores de RF. Desde entonces, he vuelto periódicamente a este tema, hasta que a mediados del verano surgió un tema en el sitio VRTP.ru sobre el uso de un potente generador de un solo transistor como fuente de radiación de RF para bloquear electrodomésticos (centros de música, grabadoras de radio, televisores) dirigiendo corrientes de alta frecuencia moduladas en los circuitos electrónicos de estos dispositivos. El material acumulado formó la base de este artículo.
El circuito de un potente generador de RF es bastante sencillo y consta de dos bloques principales:
- Directamente el propio autooscilador de HF en un transistor;
- Un modulador es un dispositivo para manipular (iniciar) periódicamente un generador de RF con una señal de frecuencia de audio (cualquier otra).
Detalles y diseño
El “corazón” de nuestro generador es transistor MOSFET de alta frecuencia. Este es un elemento bastante caro y poco utilizado. Se puede comprar a un precio razonable en tiendas chinas en línea o encontrarlo en equipos de radio de alta frecuencia: amplificadores/generadores de alta frecuencia, es decir, en placas de estaciones base celulares de diversos estándares. En su mayor parte, estos transistores fueron desarrollados específicamente para estos dispositivos.
Estos transistores son visual y estructuralmente diferentes de los que muchos radioaficionados conocen desde la infancia. KT315 o MP38 y son “ladrillos” con conductores planos sobre un potente sustrato metálico. Los hay de tamaño pequeño y grande dependiendo de la potencia de salida. A veces, en un paquete hay dos transistores en el mismo sustrato (fuente). Así es como se ven:
La siguiente regla te ayudará a estimar su tamaño. Para crear un oscilador, se puede utilizar cualquier transistor MOSFET. Probé los siguientes transistores en el generador: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E- todos funcionan. Así es como se ven estos transistores por dentro:
El segundo material necesario para la fabricación de este dispositivo es cobre. Necesitará dos tiras de este metal de 1-1,5 cm de ancho. y 15-20 cm de largo (para una frecuencia de 400-500 MHz). Los resonadores pueden fabricarse de cualquier longitud, dependiendo de la frecuencia deseada del generador. Aproximadamente, equivale a 1/4 de longitud de onda.
Utilicé cobre, de 0,4 y 1 mm de espesor. Las tiras menos finas no mantendrán bien su forma, pero en principio también son funcionales. En lugar de cobre, puedes usar latón. Los resonadores de alpaca (un tipo de latón) también funcionan con éxito. En la versión más sencilla, los resonadores se pueden fabricar a partir de dos trozos de alambre con un diámetro de 0,8 a 1,5 mm.
Además del transistor RF y el cobre, necesitarás un microcircuito para fabricar el generador. 4093 - Estos son 4 elementos 2I-NOT con disparadores Schmitt en la entrada. Se puede reemplazar con un microcircuito. 4011 (4 elementos 2I-NOT) o su equivalente ruso - K561LA7. También puede utilizar otro generador para la modulación, por ejemplo, ensamblado en temporizador 555. O puede excluir completamente la parte moduladora del circuito y simplemente adquirir un generador de RF.
Se utiliza un transistor p-n-p compuesto como elemento clave. CONSEJO126(puede utilizar TIP125 o TIP127, solo se diferencian en el voltaje máximo permitido). Según el pasaporte, soporta 5A, pero hace mucho calor. Por tanto, se necesita un radiador para enfriarlo. Posteriormente, utilicé transistores de efecto de campo de canal P como IRF4095 o P80PF55.
Montaje del dispositivo
El dispositivo se puede montar sobre una placa de circuito impreso o mediante montaje en superficie, respetando las normas para el montaje RF. La topología y el tipo de mi placa se muestran a continuación: 
Esta placa está diseñada para tipo transistor. MRF19125 o PTFA211801E. Para ello se corta un agujero en el tablero correspondiente al tamaño de la fuente (placa disipadora de calor).
Uno de los aspectos importantes del montaje del dispositivo es garantizar la eliminación de calor de la fuente del transistor. Utilicé varios radiadores para adaptarme al tamaño. Para experimentos de corta duración, estos radiadores son suficientes. Para un funcionamiento prolongado, se necesita un radiador de un área suficientemente grande o el uso de un circuito de ventilador.
Encender el dispositivo sin radiador conlleva un rápido sobrecalentamiento del transistor y un fallo de este costoso elemento de radio.
Para los experimentos, hice varios generadores con diferentes transistores. También hice soportes de brida para los resonadores stripline para que pudieran cambiarse sin calentar constantemente el transistor. Las fotografías a continuación le ayudarán a comprender los detalles de la instalación.
Iniciando el dispositivo
Antes de encender el generador, debe verificar que sus conexiones sean correctas para no terminar con una pila bastante costosa de transistores con la etiqueta "Quemados". 
Es recomendable realizar el primer arranque con control del consumo actual. Esta corriente se puede limitar a un nivel seguro utilizando una resistencia de 2 a 10 ohmios en el circuito de alimentación del generador (colector o drenaje del transistor modulador).
El funcionamiento del generador se puede comprobar con varios dispositivos: un receptor de búsqueda, un escáner, un frecuencímetro o simplemente una lámpara de bajo consumo. La radiación HF con una potencia de más de 3-5 W lo hace brillar.
Las corrientes de alta frecuencia calientan fácilmente algunos materiales que entran en contacto con ellas, incluidos los tejidos biológicos. Entonces Tenga cuidado, puede sufrir una quemadura térmica si toca los resonadores expuestos.(especialmente cuando los generadores funcionan con transistores potentes). Incluso un pequeño generador basado en el transistor MRF284, con una potencia de sólo unos 2 vatios, quema fácilmente la piel de tus manos, como puedes ver en este vídeo:
Con algo de experiencia y suficiente potencia del generador, al final del resonador se puede encender el llamado. La “antorcha” es una pequeña bola de plasma que funcionará con energía de RF del generador. Para hacer esto, simplemente acerque una cerilla encendida a la punta del resonador.
TENNESSE. "antorcha" al final del resonador.
Además, es posible encender una descarga de RF entre los resonadores. En algunos casos, la descarga se asemeja a una pequeña bola de relámpago que se mueve caóticamente a lo largo de todo el resonador. Puedes ver cómo se ve a continuación. El consumo actual aumenta algo y muchos canales de televisión terrestre “se apagan” por toda la casa))).
Aplicación del dispositivo
Además, nuestro generador se puede utilizar para estudiar los efectos de la radiación de RF en varios dispositivos, equipos de radio y audio domésticos para estudiar su inmunidad al ruido. Y por supuesto, con la ayuda de este generador se puede enviar una señal al espacio, pero esa es otra historia...
PD Este autooscilador de RF no debe confundirse con varios bloqueadores de EMP. Allí se generan pulsos de alto voltaje y nuestro dispositivo genera radiación de alta frecuencia.
