Potente generador HF kilovoltio. Generador de alta frecuencia: descripción general, características, tipos y características.

Los generadores de alta frecuencia están diseñados para producir oscilaciones eléctricas en el rango de frecuencia desde decenas de kHz hasta decenas e incluso cientos de MHz. Estos generadores, por regla general, se fabrican mediante circuitos oscilatorios LC o resonadores de cuarzo, que son elementos de ajuste de frecuencia. Básicamente, esto no cambia significativamente los circuitos, por lo que los generadores LC de alta frecuencia se analizarán a continuación. Tenga en cuenta que, si es necesario, los circuitos oscilatorios en algunos circuitos generadores (ver, por ejemplo, Fig. 12.4, 12.5) se pueden reemplazar fácilmente con resonadores de cuarzo.

(Fig. 12.1, 12.2) se fabrican de acuerdo con el esquema tradicional de "tres puntos inductivos", que ha demostrado su eficacia en la práctica. Se diferencian por la presencia de un circuito emisor RC, que establece el modo de funcionamiento del transistor (Fig. 12.2) para corriente continua. Para crear retroalimentación en el generador, se hace una derivación desde el inductor (Fig. 12.1, 12.2) (generalmente de 1/3...1/5 de su parte, contando desde el terminal de conexión a tierra). La inestabilidad de los generadores de alta frecuencia que utilizan transistores bipolares se debe al notable efecto de derivación del propio transistor sobre el circuito oscilatorio. Cuando la temperatura y/o la tensión de alimentación cambian, las propiedades del transistor cambian notablemente, por lo que la frecuencia de generación “flota”. Para debilitar la influencia del transistor en la frecuencia de operación de generación, la conexión del circuito oscilatorio con el transistor debe debilitarse tanto como sea posible, reduciendo las capacitancias de transición al mínimo. Además, la frecuencia de generación se ve notablemente afectada por los cambios en la resistencia de carga. Por lo tanto, es extremadamente necesario conectar un seguidor de emisor (fuente) entre el generador y la resistencia de carga.

Para alimentar los generadores, se deben utilizar fuentes de energía estables con ondulaciones de bajo voltaje.

Los generadores fabricados con transistores de efecto de campo (figura 12.3) tienen las mejores características.

Ensamblados según el circuito “capacitivo de tres puntos” sobre transistores bipolares y de efecto de campo, se muestran en la Fig. 12.4 y 12.5. Básicamente, en términos de sus características, los circuitos de tres puntos "inductivos" y "capacitivos" no difieren, sin embargo, en el circuito "capacitivo de tres puntos" no es necesario hacer un terminal adicional en el inductor.

En muchos circuitos generadores (Fig. 12.1 - 12.5 y otros circuitos), la señal de salida se puede tomar directamente del circuito oscilatorio a través de un pequeño condensador o mediante una bobina de acoplamiento inductivo correspondiente, así como de los electrodos del elemento activo (transistor). que no estén conectados a tierra por corriente alterna. Hay que tener en cuenta que la carga adicional del circuito oscilatorio cambia sus características y frecuencia de funcionamiento. A veces, esta propiedad se utiliza "para siempre", con el fin de medir diversas cantidades físicas y químicas y controlar parámetros tecnológicos.

En la figura. La Figura 12.6 muestra un diagrama de una versión ligeramente modificada del generador de RF: un "tres puntos capacitivos". La profundidad de la retroalimentación positiva y las condiciones óptimas para excitar el generador se seleccionan mediante elementos de circuito capacitivos.

El circuito generador mostrado en la Fig. 12.7, es operativo en una amplia gama de valores de inductancia de la bobina del circuito oscilante (de 200 μH a 2 H) [R 7/90-68]. Un generador de este tipo puede utilizarse como generador de señales de alta frecuencia de amplio espectro o como convertidor de medida de magnitudes eléctricas y no eléctricas en frecuencia, así como en un circuito de medida de inductancia.

Los generadores basados ​​​​en elementos activos con una característica corriente-voltaje en forma de N (diodos de túnel, diodos lambda y sus análogos) suelen contener

fuente de corriente, elemento activo y elemento regulador de frecuencia (circuito LC) con conexión en paralelo o en serie. En la figura. La Figura 12.8 muestra un circuito de un generador de RF basado en un elemento con una característica corriente-voltaje en forma de lambda. Su frecuencia se controla cambiando la capacitancia dinámica de los transistores cuando cambia la corriente que fluye a través de ellos.

El LED HL1 estabiliza el punto de funcionamiento e indica que el generador está encendido.

En la figura se muestra un generador basado en un análogo de un diodo lambda, fabricado con transistores de efecto de campo y con estabilización del punto de funcionamiento mediante un análogo de un diodo Zener, un LED. 12.9. El dispositivo funciona hasta una frecuencia de 1 MHz y superior cuando se utilizan los transistores indicados en el diagrama.

Mamá higo. 12.10, para comparar los circuitos según su grado de complejidad, se proporciona un circuito práctico de un generador de RF basado en un diodo túnel. Una unión polarizada directa de un diodo de germanio de alta frecuencia se utiliza como estabilizador de voltaje semiconductor de bajo voltaje. Este generador es potencialmente capaz de funcionar a las frecuencias más altas, hasta varios GHz.

Generador de alta frecuencia, el circuito recuerda mucho a la Fig. 12.7, pero fabricado utilizando un transistor de efecto de campo, se muestra en la Fig. 12.11 [Rl 7/97-34].

El prototipo de oscilador RC mostrado en la Fig. 11.18 es el circuito generador de la Fig. 12.12.

El generador de notas se distingue por su estabilidad de alta frecuencia y la capacidad de operar en una amplia gama de cambios en los parámetros de los elementos de ajuste de frecuencia. Para reducir la influencia de la carga en la frecuencia de funcionamiento del generador, se introduce una etapa adicional en el circuito: un seguidor de emisor fabricado con un transistor bipolar VT3. El generador es capaz de funcionar a frecuencias superiores a 150 MHz.

Entre los diversos circuitos generadores, cabe destacar especialmente los generadores con excitación de choque. Su trabajo se basa en la excitación periódica de un circuito oscilatorio (u otro elemento resonante) con un potente pulso de corriente corto. Como resultado del “impacto electrónico”, en el circuito oscilatorio así excitado aparecen oscilaciones sinusoidales periódicas de forma sinusoidal que se atenúan gradualmente en amplitud. La amortiguación de las oscilaciones de amplitud se debe a pérdidas irreversibles de energía en el circuito oscilatorio. La velocidad a la que decaen las oscilaciones está determinada por el factor de calidad (calidad) del circuito oscilatorio. La señal de salida de alta frecuencia tendrá una amplitud estable si los pulsos de excitación siguen a alta frecuencia. Este tipo de generador es el más antiguo de los que estamos considerando y se conoce desde el siglo XIX.

En la figura 2.3 se muestra un circuito práctico de un generador de oscilación de excitación de choque de alta frecuencia. 12.13 [R 9/76-52; 3/77-53]. Los pulsos de excitación de choque se suministran al circuito oscilatorio L1C1 a través del diodo VD1 desde un generador de baja frecuencia, por ejemplo, un multivibrador u otro generador de onda cuadrada (RPU), discutido anteriormente en los Capítulos 7 y 8. La gran ventaja del choque Los generadores de excitación es que funcionan utilizando circuitos oscilatorios de casi cualquier tipo y cualquier frecuencia de resonancia.

Otro tipo de generadores son los generadores de ruido, cuyos circuitos se muestran en la Fig. 12.14 y 12.15.

Estos generadores se utilizan ampliamente para configurar diversos circuitos radioelectrónicos. Las señales generadas por estos dispositivos ocupan una banda de frecuencia extremadamente amplia, desde unos pocos Hz hasta cientos de MHz. Para generar ruido, se utilizan uniones polarizadas inversamente de dispositivos semiconductores que operan en las condiciones límite de avalancha. En este día se pueden utilizar transiciones de transistores (Fig. 12.14) [Rl 2/98-37] o diodos Zener (Fig. 12.15) [Rl 1/69-37]. Para configurar el modo en el que el voltaje de ruido generado es máximo, la corriente de operación se ajusta a través del voltaje activo (Fig. 12.15).

Tenga en cuenta que para generar ruido, también puede utilizar resistencias combinadas con amplificadores multietapa de baja frecuencia, receptores superregenerativos y otros elementos. Para obtener la amplitud máxima de la tensión de ruido, normalmente es necesario seleccionar individualmente el elemento más ruidoso.

Para crear generadores de ruido de banda estrecha, se puede incluir un filtro LC o RC en la salida del circuito generador.

RadioMir 2008 No. 9

El generador de RF 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" 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, la selectividad, el 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.

Fig.1 circuito generador de radiofrecuencia

Este diseño utiliza un condensador variable tipo KPV-150 y un interruptor de rango PM de tamaño pequeño (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 un laminado de fibra de vidrio recubierto con una lámina de 2 mm de espesor 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.

Fig.2 Pagar

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	Bobina	numero de vueltas	Alambre (diámetro, mm)	Marco, núcleo	Nivel de salida, V
1	80...30	L1	5	PEV-2 (1.0)	Sin marco con un diámetro de 6 mm. Largo=12mm	0,4...0,6
2	31...16	L2	12	PEV-2 (0,6)	Diámetro cerámico 6 mm, L=12 mm	1,1...1,2
3	18...8	L3	3x15	PEL (0,22)	unificado 3 secciones	1,5...1,6
4	8,1...3,6	L4	3x35	PEL (0,22)	-=-	1,7...1,9
5	3,8...1,7	L5	3x55	PEL (0,22)	-=-	1,9...2,0
6	1,75...0,75	L6	3x75	PEL (0,22)	-=-	1,8...2,2
7	1,1...0,46	L7	4x90	PEL (0,15)	unificado 4 secciones	1,7...2,2

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 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. "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 se necesitan 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 sus tamaños. Se puede utilizar cualquier transistor MOSFET para crear un oscilador. 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 pnp 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 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 al tocar 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 HF no debe confundirse con varios bloqueadores de EMP. Allí se generan pulsos de alto voltaje y nuestro dispositivo genera radiación de alta frecuencia.

Los radioaficionados necesitan recibir diversas señales de radio. Esto requiere la presencia de un generador de baja y alta frecuencia. Este tipo de dispositivo a menudo se denomina generador de transistores debido a su característica de diseño.

Información adicional. Un generador de corriente es un dispositivo autooscilante creado y utilizado para generar energía eléctrica en una red o convertir un tipo de energía en otro con una eficiencia determinada.

Dispositivos de transistores autooscilantes.

Los generadores de transistores se dividen en varios tipos:

• según el rango de frecuencia de la señal de salida;
• por tipo de señal generada;
• según el algoritmo de acción.

El rango de frecuencia se suele dividir en los siguientes grupos:

• 30 Hz-300 kHz – rango bajo, designado bajo;
• 300 kHz-3 MHz – rango medio, rango medio designado;
• 3-300 MHz – rango alto, designado HF;
• más de 300 MHz: microondas designado de rango ultra alto.

Así es como los radioaficionados dividen el alcance. Para las frecuencias de audio, utilizan el rango 16 Hz-22 kHz y también lo dividen en grupos bajos, medios y altos. Estas frecuencias están presentes en cualquier receptor de sonido doméstico.

La siguiente división se basa en el tipo de salida de señal:

• sinusoidal – la señal se emite de forma sinusoidal;
• funcional: las señales de salida tienen una forma especialmente especificada, por ejemplo, rectangular o triangular;
• generador de ruido: se observa un rango de frecuencia uniforme en la salida; Los rangos pueden variar dependiendo de las necesidades del consumidor.

Los amplificadores de transistores se diferencian por su algoritmo de funcionamiento:

• RC – área principal de aplicación – frecuencias de audio y rango bajo;
• LC – área principal de aplicación – altas frecuencias;
• Oscilador de bloqueo: se utiliza para producir señales de pulso con un ciclo de trabajo alto.

Imagen sobre diagramas eléctricos.

Primero, consideremos la obtención de una señal de tipo sinusoidal. El oscilador de transistores más famoso de este tipo es el oscilador de Colpitts. Este es un oscilador maestro con una inductancia y dos capacitores conectados en serie. Se utiliza para generar las frecuencias requeridas. Los elementos restantes proporcionan el modo de funcionamiento requerido del transistor en corriente continua.

Información adicional. Edwin Henry Colpitz fue el jefe de innovación de Western Electric a principios del siglo pasado. Fue pionero en el desarrollo de amplificadores de señal. Por primera vez fabricó un radioteléfono que permitía conversaciones a través del Atlántico.

El oscilador maestro Hartley también es muy conocido. Al igual que el circuito de Colpitts, es bastante sencillo de montar, pero requiere una inductancia derivada. En el circuito Hartley, un condensador y dos inductores conectados en serie producen generación. El circuito también contiene una capacitancia adicional para obtener retroalimentación positiva.

El principal campo de aplicación de los dispositivos descritos anteriormente son las frecuencias medias y altas. Se utilizan para obtener frecuencias portadoras, así como para generar oscilaciones eléctricas de baja potencia. Los dispositivos receptores de estaciones de radio domésticas también utilizan generadores de oscilaciones.

Todas las aplicaciones enumeradas no toleran una recepción inestable. Para hacer esto, se introduce otro elemento en el circuito: un resonador de cuarzo de autooscilación. En este caso, la precisión del generador de alta frecuencia se vuelve casi estándar. Llega a millonésimas de porcentaje. En los dispositivos receptores de radio, el cuarzo se utiliza exclusivamente para estabilizar la recepción.

En cuanto a los generadores de sonido y de baja frecuencia, aquí surge un problema muy grave. Para aumentar la precisión de la sintonización, se requiere un aumento de la inductancia. Pero un aumento de la inductancia conduce a un aumento del tamaño de la bobina, lo que afecta en gran medida las dimensiones del receptor. Por lo tanto, se desarrolló un circuito oscilador Colpitts alternativo: el oscilador de baja frecuencia Pierce. No contiene inductancia y en su lugar se utiliza un resonador de autooscilación de cuarzo. Además, el resonador de cuarzo le permite cortar el límite superior de oscilaciones.

En tal circuito, la capacitancia evita que el componente constante de la polarización de base del transistor llegue al resonador. Aquí se pueden generar señales de hasta 20-25 MHz, incluido audio.

El rendimiento de todos los dispositivos considerados depende de las propiedades resonantes del sistema formado por capacitancias e inductancias. De ello se deduce que la frecuencia estará determinada por las características de fábrica de los condensadores y bobinas.

¡Importante! Un transistor es un elemento hecho de un semiconductor. Tiene tres salidas y es capaz de controlar una gran corriente en la salida a partir de una pequeña señal de entrada. El poder de los elementos varía. Se utiliza para amplificar y conmutar señales eléctricas.

Información adicional. La presentación del primer transistor tuvo lugar en 1947. Su derivado, el transistor de efecto de campo, apareció en 1953. En 1956 El Premio Nobel de Física se concedió por la invención del transistor bipolar. En los años 80 del siglo pasado, los tubos de vacío fueron expulsados ​​por completo de la radioelectrónica.

Generador de transistores de función

Se inventan generadores funcionales basados ​​​​en transistores de autooscilación para producir señales de pulso que se repiten metódicamente de una forma determinada. Su forma está determinada por la función (como resultado de esto apareció el nombre de todo el grupo de generadores similares).

Hay tres tipos principales de impulsos:

• rectangular;
• triangular;
• diente de sierra.

A menudo se cita un multivibrador como ejemplo del productor de señales rectangulares de baja frecuencia más simple. Tiene el circuito más sencillo para montaje DIY. Los ingenieros de radioelectrónica a menudo comienzan con su implementación. La característica principal es la ausencia de requisitos estrictos para las clasificaciones y la forma de los transistores. Esto ocurre debido al hecho de que el ciclo de trabajo en un multivibrador está determinado por las capacitancias y resistencias en el circuito eléctrico de los transistores. La frecuencia del multivibrador oscila entre 1 Hz y varias decenas de kHz. Aquí es imposible organizar oscilaciones de alta frecuencia.

La obtención de señales triangulares y en dientes de sierra se produce agregando un circuito adicional al circuito estándar con pulsos rectangulares en la salida. Dependiendo de las características de esta cadena adicional, los pulsos rectangulares se convierten en pulsos triangulares o en dientes de sierra.

Generador de bloqueo

En esencia, es un amplificador ensamblado sobre la base de transistores dispuestos en una cascada. El campo de aplicación es limitado: una fuente de señales de pulso impresionantes, pero transitorias en el tiempo (con una duración de milésimas a varias decenas de microsegundos) con una gran retroalimentación positiva inductiva. El ciclo de trabajo es superior a 10 y puede alcanzar varias decenas de miles en valores relativos. Hay una gran nitidez en los frentes, que prácticamente no difieren en forma de los rectángulos geométricamente regulares. Se utilizan en las pantallas de dispositivos de rayos catódicos (cinescopio, osciloscopio).

Generadores de impulsos basados ​​en transistores de efecto de campo.

La principal diferencia entre los transistores de efecto de campo es que la resistencia de entrada es comparable a la resistencia de los tubos electrónicos. Los circuitos Colpitts y Hartley también se pueden montar utilizando transistores de efecto de campo, sólo se deben seleccionar las bobinas y condensadores con las características técnicas adecuadas. De lo contrario, los generadores de transistores de efecto de campo no funcionarán.

Los circuitos que fijan la frecuencia están sujetos a las mismas leyes. Para la producción de pulsos de alta frecuencia, es más adecuado un dispositivo convencional ensamblado con transistores de efecto de campo. El transistor de efecto de campo no evita la inductancia en los circuitos, por lo que los generadores de señales de RF funcionan de manera más estable.

Regeneradores

El circuito LC del generador se puede reemplazar agregando una resistencia activa y negativa. Esta es una forma regenerativa de obtener un amplificador. Este circuito tiene retroalimentación positiva. Gracias a esto se compensan las pérdidas en el circuito oscilatorio. El circuito descrito se llama regenerado.

Generador de ruido

La principal diferencia son las características uniformes de las frecuencias bajas y altas en el rango requerido. Esto significa que la respuesta de amplitud de todas las frecuencias en este rango no será diferente. Se utilizan principalmente en equipos de medición y en la industria militar (especialmente aviones y cohetes). Además, el llamado ruido "gris" se utiliza para percibir el sonido por parte del oído humano.

Sencillo generador de sonido de bricolaje

Consideremos el ejemplo más simple: el mono aullador. Sólo necesitas cuatro elementos: un condensador de película, 2 transistores bipolares y una resistencia para su ajuste. La carga será un emisor electromagnético. Una simple batería de 9 V es suficiente para alimentar el dispositivo. El funcionamiento del circuito es simple: la resistencia ajusta la polarización a la base del transistor. La retroalimentación se produce a través del condensador. La resistencia de sintonización cambia la frecuencia. La carga debe tener alta resistencia.

Con toda la variedad de tipos, tamaños y diseños de los elementos considerados, aún no se han inventado transistores potentes para frecuencias ultraaltas. Por lo tanto, los generadores basados ​​en transistores de autooscilación se utilizan principalmente para los rangos de frecuencia baja y alta.

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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 con 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, se utilizan con mayor frecuencia soluciones de circuito en las que un 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 fabricado en 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 compleja resistencia de entrada 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 formado por un transistor de efecto de campo VT1, que está conectado a corriente alterna según un circuito seguidor de 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.