§2.12. generador de tubos. Estudio del funcionamiento del generador tubular de oscilaciones electromagnéticas más simple.

§ 137. GENERADOR DE TUBO

El uso de una lámpara de tres electrodos en un amplificador electrónico se analizó anteriormente. Sin embargo, los triodos también se utilizan ampliamente en generadores de válvulas, que se utilizan para crear corrientes alternas de varias frecuencias.

El circuito más simple de un generador de tubos se muestra en la figura. 186. Sus elementos principales son un triodo y un circuito oscilatorio. Se utiliza una batería incandescente BN para alimentar el filamento de la lámpara. El circuito de ánodo incluye una batería de ánodo Ba y un circuito oscilatorio que consta de un inductor Lk y un condensador Sk. La bobina Lc está incluida en el circuito de red y está conectada inductivamente a la bobina Lk del circuito oscilatorio. Si carga un capacitor y luego lo cortocircuita a un inductor, el capacitor se descargará y cargará periódicamente, y aparecerán oscilaciones eléctricas amortiguadas de corriente y voltaje en el circuito del circuito oscilatorio. La amortiguación de las oscilaciones se debe a las pérdidas de energía en el circuito. Para obtener oscilaciones de corriente alterna no amortiguadas, es necesario agregar periódicamente energía al circuito oscilatorio a una determinada frecuencia utilizando un dispositivo de alta velocidad. Tal dispositivo es

Si calienta el cátodo de la lámpara y cierra el circuito del ánodo, aparecerá una corriente eléctrica en el circuito del ánodo, que cargará el condensador C del circuito oscilatorio. El condensador, que se descarga sobre el inductor LK, provocará oscilaciones amortiguadas en el circuito. La corriente alterna que pasa a través de la bobina LK induce un voltaje alterno en la bobina Lc, que actúa sobre la rejilla de la lámpara y controla la intensidad de la corriente en el circuito del ánodo.

Cuando se aplica un voltaje negativo a la rejilla de la lámpara, la corriente del ánodo en ella disminuye. Cuando el voltaje en la rejilla de la lámpara es positivo, la corriente en el circuito del ánodo aumenta. Si en este momento hay una carga negativa en la placa superior del condensador C del circuito oscilante, entonces la corriente del ánodo (flujo de electrones) cargará el condensador y así compensará las pérdidas de energía en el circuito.

El proceso de disminuir y aumentar la corriente en el circuito del ánodo de la lámpara I se repetirá durante cada período de oscilaciones eléctricas en el circuito.

Si, con un voltaje positivo en la rejilla de la lámpara, la placa I superior del capacitor Ck se carga con una carga positiva, entonces la corriente del ánodo (flujo de electrones) no aumenta la carga del capacitor, sino que, por el contrario, reduce él. En esta situación, las oscilaciones en el circuito no se mantendrán, sino que se atenuarán. Para evitar que esto suceda, debes conectar correctamente los extremos de las bobinas.

Lk y Lc y así asegurar la carga oportuna del condensador. Si no se producen oscilaciones I en el generador, entonces es necesario intercambiar los extremos de una de las bobinas.

Un generador de tubo es un convertidor de energía de corriente continua de una batería de ánodo en energía de corriente alterna, cuya frecuencia depende de la inductancia de la bobina y la capacitancia del condensador, formando un circuito oscilatorio. Es fácil entender que esta transformación en el circuito generador la realiza un triodo. mi. d.s, inducido en la bobina Lc por la corriente del circuito oscilante, actúa periódicamente sobre la rejilla de la lámpara y controla la corriente del ánodo, que, a su vez, recarga el condensador a una determinada frecuencia, compensando así las pérdidas de energía en el circuito. El proceso se repite muchas veces durante todo el tiempo de funcionamiento del generador.

El proceso considerado de excitación de oscilaciones no amortiguadas en el circuito se denomina autoexcitación del generador, ya que las oscilaciones en el generador se apoyan a sí mismas.

Dispositivos y accesorios: lámpara de tres electrodos, fuente de voltaje constante de 300 V, fuente de voltaje alterno de 4 V, dos capacitores de aire de capacitancia constante y variable, dos inductores, dos capacitores fijos, resistencia, microamperímetro, indicador de campo electromagnético de alta frecuencia en un neón lámpara, capacitancia e inductancia desconocidas.

Breve teoría

Un circuito oscilatorio eléctrico es un circuito (Fig. 1) que consta de capacitancia C, inductancia L y resistencia R de conductores conectados en serie.

En el circuito se producen cambios periódicos en la intensidad de la corriente y cantidades relacionadas. La recarga de las placas de los condensadores se puede entender recordando en qué consiste el fenómeno de la autoinducción.

El fenómeno de la autoinducción es el siguiente: con cualquier cambio en la corriente en el circuito, aparece una fem. autoinducción  c, que es directamente proporcional a la tasa de cambio de corriente en el circuito (di/dt) e inversamente a esta velocidad se dirige:

Si la corriente aumenta, la fem. previene este aumento de corriente y crea una corriente inducida en la dirección opuesta. Si la corriente disminuye, la fem. evita que la corriente disminuya y crea una corriente inducida en la misma dirección.

Consideremos el funcionamiento del circuito. Carguemos el condensador desde una fuente externa de electricidad hasta una cierta diferencia de potencial U, impartiendo cargas a sus placas. ± q, y luego usando la tecla K para cerrar el circuito, el capacitor comenzará a descargarse y algo de corriente fluirá en el circuito. Con un valor R bajo, aumentará muy rápidamente. dirección de la corriente i, como se muestra en la Fig. 1, lo tomaremos como positivo (la placa superior está cargada positivamente, la inferior, negativamente) y consideraremos los procesos que ocurren en el circuito.

Supongamos primero que la resistencia óhmica del conductor que forma el circuito es extremadamente pequeña, es decir R»0, y dejemos que en el momento inicial la carga del condensador sea máxima ( q=qo). En este caso, la diferencia de potencial entre sus placas también es máxima (U = U o), y la corriente en el circuito es cero (Fig. 2, a). Cuando el condensador comienza a descargarse, fluirá corriente por el circuito.

Como resultado, la energía del campo eléctrico disminuirá, pero surgirá una energía cada vez mayor del campo magnético debido a la corriente que fluye a través de la inductancia. Dado que la fem actúa en el circuito. autoinducción, la corriente aumentará gradualmente, y después de un tiempo t=1/4 T (un cuarto de período) alcanzará su valor máximo ( yo = yo o), el condensador se descargará completamente y el campo eléctrico desaparecerá, es decir. q=0 y U=0. Ahora toda la energía del circuito se concentra en el campo magnético de la bobina (Fig. 2, b). En un momento posterior, el campo magnético de la bobina comenzará a debilitarse y, por lo tanto, se induce una corriente en ella que fluye (según la regla de Lenz) en la misma dirección en la que pasó la corriente de descarga del condensador. Gracias a esto, el condensador se recarga. Después del tiempo t=1/2 T, el campo magnético desaparecerá y el campo eléctrico alcanzará su máximo. Al mismo tiempo q=q o , U=U o y i=0. Así, la energía del campo magnético del inductor se convertirá en energía del campo eléctrico del condensador (Fig. 2, c). Después del tiempo t=3/4 T el condensador se descargará completamente, la corriente volverá a alcanzar su valor máximo. (yo=yo o), y la energía del circuito se concentrará en el campo magnético de la bobina (Fig. 2d). En un momento posterior, el campo magnético de la bobina comenzará a debilitarse y la corriente de inducción, evitando este debilitamiento, recargará el condensador. Como resultado, en el momento t=T el sistema (circuito) vuelve a su estado original (Fig. 2, a) y comienza la repetición del proceso considerado.

Durante el proceso, la carga y el voltaje en el capacitor, así como la intensidad y dirección de la corriente que fluye a través de la inductancia, cambian (oscilan) periódicamente. Estas oscilaciones van acompañadas de transformaciones mutuas de las energías de los campos eléctrico y magnético.

Por lo tanto, si la resistencia del circuito es cero, entonces el proceso especificado continuará indefinidamente y obtenemos sin amortiguar oscilaciones eléctricas, cuyo período dependerá de los valores de L y C.

Las oscilaciones que ocurren en dicho circuito ideal (R = 0) se llaman gratis, o propio, oscilaciones del circuito con un período.

. (10)

En un circuito oscilatorio real, la resistencia óhmica R no se puede reducir a cero. Por tanto, las oscilaciones eléctricas en él siempre serán amortiguadas, ya que parte de la energía se gastará en calentar los conductores (calor Joule).

Para implementar oscilaciones eléctricas no amortiguadas, es necesario proporcionar un suministro automático de energía con una frecuencia igual a la frecuencia de las oscilaciones propias del circuito, es decir es necesario crear un sistema autooscilante. Un sistema de oscilaciones continuas de este tipo es un oscilador de tubo.

Generador de tubos

El diagrama más simple de un generador de tubos de oscilaciones electromagnéticas continuas se muestra en la Fig. 3.

Consiste en un circuito oscilatorio LC conectado al circuito anódico de una lámpara de tres electrodos en serie con una fuente de voltaje anódico constante B A. La batería de ánodo B A es como un "depósito" desde el cual se suministra energía al circuito oscilatorio. La bobina L 1 está acoplada inductivamente a la bobina L del circuito, cuyos extremos están conectados a la rejilla y al cátodo de la lámpara. Conecta el funcionamiento de la lámpara con el proceso oscilatorio del circuito y se denomina bobina de retroalimentación.

La lámpara de tres electrodos, junto con la bobina de retroalimentación, sirve para garantizar que la energía llegue al circuito al mismo tiempo que las oscilaciones. Las oscilaciones no amortiguadas se obtienen debido a la recarga periódica del condensador mediante la corriente del ánodo de la lámpara que pasa por el circuito. Para recargar periódicamente el condensador del circuito en los momentos requeridos, la corriente del ánodo debe ser pulsante. Esto está garantizado por un cambio correspondiente en el potencial en la rejilla de la lámpara, que cambia cuando cambia la dirección de la corriente de descarga en el circuito LC debido al fenómeno de inducción mutua entre las bobinas L y L 1.

Si hay una carga negativa en la rejilla, la lámpara está "bloqueada"; la corriente del ánodo no fluirá a través de la lámpara. El circuito oscilatorio funcionará como de costumbre. Cuando hay carga positiva en la red, la lámpara se “abrirá” y recargará el condensador. Entonces el proceso comenzará a repetirse.

Así, la lámpara suministra periódicamente energía desde la batería de ánodo al circuito. Debido a esto, en el circuito se producen oscilaciones eléctricas no amortiguadas.

En 1913, A. Meissner inventó un método extraordinario para generar oscilaciones eléctricas continuas utilizando un tubo de electrones (§ 53). El circuito de un oscilador de tubo de electrones se muestra en la figura. 405. Se conecta un circuito oscilatorio al ánodo y al cátodo de una lámpara de tres electrodos. Junto a la bobina del circuito oscilante, en el mismo marco se enrolla una segunda bobina, un extremo de la cual también está conectado al cátodo de la lámpara y el otro extremo está conectado a la rejilla de la lámpara. Con la correcta elección del modo de lámpara, esta instalación, tras el “empujón” inicial que se da al cerrar el circuito, produce oscilaciones eléctricas no amortiguadas con una frecuencia determinada por la capacitancia y la autoinductancia del circuito.

Arroz. 405. Esquema de utilización de un triodo para la autoexcitación de oscilaciones eléctricas continuas.

La autoexcitación de oscilaciones se produce mediante un tubo de electrones de la siguiente manera. En el momento inicial, tras el cierre del circuito del ánodo, el flujo de electrones corre dentro de la lámpara desde el cátodo al ánodo y en el circuito externo desde el ánodo a través de la bobina del circuito 1 hasta el cátodo. La corriente, que aumenta rápidamente, crea, al pasar a través de la bobina del circuito, un campo magnético que, en el momento de su formación, induce en la bobina de rejilla 2 una fuerza electromotriz en tal dirección que la rejilla de la lámpara adquiere un potencial positivo en relación con el cátodo. La aparición de un potencial positivo en la red aumenta instantáneamente la corriente que pasa a través de la lámpara y de la bobina.

contorno. Esto implica un nuevo aumento brusco (incluso más rápido que en el primer momento después de cerrar el circuito) del campo magnético. En la bobina de rejilla, se induce nuevamente una fuerza electromotriz en la misma dirección que antes, pero aún mayor en magnitud, proporcional a la mayor tasa de aumento del campo magnético; El potencial positivo de la red aumenta. Un aumento en el potencial positivo de la red afecta instantáneamente al aumento de la corriente del ánodo, etc. Así, en la primera etapa del proceso considerado, el aumento de la corriente carga positivamente la red, lo que a su vez aumenta la corriente.

Pero esta primera etapa del proceso pronto desemboca en una “crisis” y termina. Se interrumpe cuando, en alguna etapa del aumento actual, la tasa de aumento actual es menor que la de la etapa anterior. El campo magnético de la bobina de bucle, que aumenta a una velocidad menor que antes, da en la bobina de rejilla una fuerza electromotriz de la misma dirección que antes, pero de menor magnitud. El potencial de la red, aunque sigue siendo positivo, disminuirá, lo que provocará una disminución de la corriente y detendrá el crecimiento del campo magnético de la bobina del bucle. La fuerza electromotriz en la bobina de la red ya no se induce y el potencial de la red cae instantáneamente a cero. Como resultado, la corriente disminuye bruscamente, el campo magnético de la bobina del bucle disminuye rápidamente e induce una fuerza electromotriz en la bobina de la rejilla, dirigida en sentido opuesto a la anterior. La red adquiere un gran potencial negativo e inmediatamente "bloquea" la lámpara: detiene la corriente a través de ella, convirtiéndola en un no conductor. Así, en la segunda etapa (más corta que la primera), se produce una caída de crisis en el potencial de la rejilla, que termina con la rejilla recibiendo un gran potencial negativo y bloqueando la lámpara.

Ahora el condensador de bucle entra en escena. La lámpara está bloqueada y la bobina del bucle ha almacenado energía magnética. El campo magnético de la bobina, al desaparecer, crea una corriente adicional que carga el condensador; El flujo de electrones, cuyo paso a través de la lámpara está bloqueado, se concentra en las placas del condensador conectadas al cátodo.

Las placas conectadas al ánodo adquieren un alto potencial positivo. Esto completa la tercera etapa.

Posteriormente se descarga el condensador. A través de la bobina de bucle, el flujo de electrones regresa al ánodo; aunque el campo magnético de la bobina vuelve a aumentar, su polaridad es opuesta a la anterior, y por tanto la fuerza electromotriz inducida en la bobina de rejilla tiene tal dirección que el potencial de rejilla permanece negativo; la lámpara permanece bloqueada. Cuando los potenciales en los terminales del capacitor se igualan, el campo magnético de la bobina alcanzará su máximo (final de la cuarta etapa).

A partir de este momento, debido a la transición de un aumento del campo magnético a su disminución, cambia la dirección de la fuerza electromotriz inducida en la bobina de rejilla. La rejilla, como en la primera etapa, adquiere un potencial positivo y abre la lámpara, pero la lámpara permanece inactiva durante algún tiempo, ya que la fuerza electromotriz de la autoinducción de la bobina del bucle compensa la fuerza electromotriz de la batería; el voltaje en el ánodo es bajo y la corriente del ánodo es correspondientemente baja. El campo magnético de la bobina del bucle, al desaparecer, conduce los electrones a las placas del condensador conectadas al ánodo; Una corriente de electrones procedente de la lámpara, que comienza a funcionar, pronto se precipita allí. Instantáneamente surge aquí un alto potencial negativo (fin de la quinta etapa).

En la siguiente, sexta etapa del proceso, los fenómenos que ocurrieron en la primera etapa se repiten con mayor intensidad: la corriente de descarga del capacitor y la corriente que pasa a través de la lámpara fluyen simultáneamente en la bobina del circuito.

Arroz. 406. Circuito de tres puntos de un oscilador de tubo.

Cuanto más fuertes sean las oscilaciones eléctricas en el generador de la lámpara, más fuertemente se bloqueará la lámpara en el momento adecuado por el alto potencial negativo de la red. La disipación de energía durante las oscilaciones se repone automáticamente con la energía de la batería del ánodo. La amplitud de las oscilaciones está limitada por la potencia de la lámpara; Para aumentar la potencia, se conectan varias lámparas en paralelo.

Los tubos de vacío del generador diseñados para energía tienen una corriente de saturación superior a 5-10 A con voltaje de ánodo.

En el circuito clásico de Meissner que examinamos, los voltajes aplicados a la rejilla de la lámpara se toman (en este caso a través del acoplamiento inductivo de las bobinas 1 y 2) del circuito del ánodo. Este principio de excitación de voltajes en el circuito de la red tomándolos prestados del circuito del ánodo se llama principio de retroalimentación. Son posibles varias modificaciones del esquema. En lugar de retroalimentación inductiva, se puede utilizar retroalimentación capacitiva. A menudo se utiliza el llamado esquema de tres puntos, en el que parte de la bobina de contorno sirve como bobina de malla (Fig. 406).

El análisis matemático de la autoexcitación de las oscilaciones muestra que la inductancia mutua de las bobinas que proporcionan retroalimentación no debe ser menor que el valor determinado por la desigualdad.

donde está la resistencia activa, capacitancia e inductancia del circuito oscilatorio del circuito del ánodo, la ganancia y la pendiente de la rejilla característica de la lámpara.

Por lo tanto, la autoexcitación de las oscilaciones se produce a un valor menor de la inductancia de retroalimentación mutua, cuanto mayor es la ganancia y la transconductancia de la lámpara y menores son todos los parámetros del circuito oscilatorio: su resistencia activa, capacitancia e inductancia.

Los generadores de tubos suelen funcionar con dinamos, que proporcionan corriente para calentar las lámparas y alto voltaje para alimentar los circuitos de ánodo. A menudo se utiliza corriente alterna convencional: los filamentos de las lámparas calefactoras se pueden calentar directamente con corriente alterna, mientras que para alimentar los circuitos de ánodos se obtiene alto voltaje mediante un transformador y un rectificador de lámpara (kenotron).

Dado que la frecuencia de las oscilaciones generadas en el circuito está algo influenciada por el modo de funcionamiento de la lámpara, para evitar cambios accidentales de frecuencia asociados con cambios en el modo de funcionamiento de la lámpara, se utilizan los llamados estabilizadores de frecuencia piezocuarzo.

Una pequeña placa, convenientemente cortada de un cristal de cuarzo (§ 23), se coloca en un condensador K conectado a la rejilla de la lámpara (Fig. 407). Las vibraciones eléctricas provocan vibraciones mecánicas forzadas de la placa piezocuarzo. Cuando la frecuencia de las oscilaciones potenciales aplicadas a la placa está cerca de la frecuencia natural de las vibraciones mecánicas de la placa, se produce una oscilación resonante de las oscilaciones de la placa. Los cambios oscilatorios en el espesor de la placa de piezocuarzo van, a su vez, acompañados de la aparición de cargas en sus caras, cuyos cambios en magnitud y signo sustentan oscilaciones potenciales en las placas del condensador de red K. Así, los cambios aleatorios en el La frecuencia de las oscilaciones eléctricas suministradas al condensador K casi no influye en las oscilaciones del potencial de red, que se producen de forma sincrónica con las oscilaciones naturales de la placa piezocuarzo. La amortiguación de las oscilaciones de una placa piezocuarzo es muy pequeña, la disminución de la amortiguación es inferior a una diezmilésima.

En el diagrama que se muestra en la Fig. 407, la retroalimentación se realiza a través de un pequeño capacitor C. Al generar oscilaciones de alta frecuencia, la capacitancia entre electrodos (ánodo-rejilla en una lámpara generadora) suele ser suficiente para implementar la retroalimentación y reemplaza al capacitor C. La resistencia evita la aparición de grandes ( superando el valor calculado) potenciales negativos en la red, las cargas fluyen a través de esta resistencia.

El uso de estabilizadores piezoeléctricos de cuarzo permite mantener constante la frecuencia de los osciladores de tubo con una precisión de partes por millón. Esto se utiliza en los relojes piezocuarzo, que son un oscilador de tubo con una frecuencia de oscilación estabilizada por un piezocuarzo, y con un dispositivo para contar automáticamente el número de oscilaciones que se han producido. Los relojes piezocuarzo son incomparablemente más precisos que los mejores cronómetros. Miden el tiempo con una precisión de hasta. Utilizando relojes de piezocuarzo, se descubrieron y estudiaron pequeñas irregularidades en la velocidad de rotación diaria de la Tierra.

Arroz. 407. Generador de oscilación de tubo con estabilizador de frecuencia piezocuarzo.

Junto con los generadores de tubos que crean oscilaciones armónicas de voltaje, a menudo se utilizan generadores de tubos de pulsos de voltaje que difieren mucho en su forma de los sinusoidales. Las llamadas oscilaciones de relajación sirven especialmente para controlar el haz de electrones en osciloscopios y tubos de televisión. Los pulsos de voltaje en forma de dientes de sierra se suministran (en tubos de televisión) a bobinas que crean un campo magnético que desvía el haz, o (en osciloscopios) a un capacitor, entre cuyas placas pasa un haz de electrones, lo que permite desviaciones uniformes del haz dibujado en la pantalla a lo largo del tiempo.

barrido de haz en línea recta. En la figura. 408 muestra un circuito de un oscilador de tubo que produce pulsos de voltaje en dientes de sierra. Aquí hay dos triodos combinados en un contenedor y sus rejillas están conectadas. Es importante que el circuito anódico del primer triodo (generador de bloqueo) esté muy fuertemente conectado al circuito de red a través de un transformador, que tiene un núcleo de hierro para aumentar la inductancia mutua. Las oscilaciones en el circuito de la red están determinadas por la aparición de una carga en el condensador y el flujo de esta carga a través de la resistencia a tierra; cuanto menor sea la constante de tiempo de este circuito, más rápido se descargará el condensador de red

Arroz. 408. Generador de bloqueo y generador de impulsos de tensión en diente de sierra.

Si en el momento inicial el potencial de la red era negativo y la lámpara del oscilador de bloqueo (triodo izquierdo) estaba bloqueada, cuando se descarga el condensador, una corriente que aumenta rápidamente pasa a través de la lámpara; Este rápido aumento de corriente está garantizado por el hecho de que a medida que aumenta la corriente, se suministra un voltaje positivo a la red a través del transformador (al encender los devanados del transformador, se debe seleccionar la polaridad correcta). Además, es significativo que la lámpara osciladora de bloqueo funcione en un modo en el que una corriente anódica grande corresponde a una fuga muy grande de electrones a través de la rejilla; Gracias a esta corriente de red, tras una sobretensión positiva (curva 1 en la figura 408), la tensión en la red rápidamente vuelve a ser negativa y la lámpara de bloqueo del generador se vuelve a bloquear. El voltaje en el ánodo del segundo triodo (curva 2 en la misma figura) cae brusca y profundamente cada vez que la corriente comienza a pasar a través de la lámpara, ya que se incluye una gran resistencia en el circuito del ánodo (del orden de Cuando la lámpara está encendida bloqueado, el voltaje se restablece, aumentando aproximadamente linealmente, y a mayor velocidad, menor es la constante de tiempo del circuito del ánodo.

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 lejana infancia, 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 un cuaderno 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 en 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. "Agarrando", 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:

1. Directamente el propio autooscilador de HF en un transistor;
2. 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, 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 una vez más que sus conexiones sean correctas para no terminar con un montón de transistores muy costosos con la etiqueta "Quemados".


Es recomendable realizar la primera puesta en marcha 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 audio y radio 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.