Raadioamatöörid peavad vastu võtma erinevaid raadiosignaale. Selleks on vaja madal- ja kõrgsagedusgeneraatori olemasolu. Seda tüüpi seadet nimetatakse selle disainifunktsiooni tõttu sageli transistorgeneraatoriks.

Lisainformatsioon. Voolugeneraator on isevõnkuv seade, mis on loodud ja mida kasutatakse võrgus elektrienergia tootmiseks või ühe energialiigi teisendamiseks etteantud kasuteguriga.

Isevõnkuvad transistorseadmed

Transistorgeneraator on jagatud mitmeks tüübiks:

• vastavalt väljundsignaali sagedusvahemikule;
• genereeritud signaali tüübi järgi;
• vastavalt tegevusalgoritmile.

Sagedusvahemik jaguneb tavaliselt järgmistesse rühmadesse:

• 30 Hz-300 kHz – madal vahemik, tähistatud madal;
• 300 kHz-3 MHz – keskmine ulatus, määratud keskvahemik;
• 3-300 MHz – kõrge leviala, tähistatud HF;
• üle 300 MHz – ülikõrge ulatus, määratud mikrolaineahjuks.

Nii jagavad raadioamatöörid vahemikke. Helisageduste jaoks kasutavad nad vahemikku 16 Hz–22 kHz ning jagavad selle ka madalateks, keskmisteks ja kõrgeteks rühmadeks. Need sagedused on olemas igas majapidamises kasutatavas helivastuvõtjas.

Järgmine jaotus põhineb signaali väljundi tüübil:

• sinusoidne – signaal väljastatakse sinusoidselt;
• funktsionaalne – väljundsignaalid on spetsiaalselt määratud kujuga, näiteks ristküliku- või kolmnurksed;
• mürageneraator – väljundis jälgitakse ühtlast sagedusvahemikku; vahemikud võivad olenevalt tarbija vajadustest erineda.

Transistorvõimendid erinevad oma tööalgoritmi poolest:

• RC - peamine rakendusala - madal vahemik ja helisagedused;
• LC – peamine kasutusala – kõrged sagedused;
• Blokeeriv ostsillaator – kasutatakse kõrge töötsükliga impulsssignaalide tootmiseks.

Pilt elektriskeemidel

Esiteks kaalume siinuse tüüpi signaali saamist. Kõige kuulsam seda tüüpi transistoril põhinev ostsillaator on Colpittsi ostsillaator. See on peaostsillaator, millel on üks induktiivsus ja kaks järjestikku ühendatud kondensaatorit. Seda kasutatakse vajalike sageduste genereerimiseks. Ülejäänud elemendid tagavad transistori nõutava töörežiimi alalisvoolul.

Lisainformatsioon. Edwin Henry Colpitz oli eelmise sajandi alguses Western Electricu innovatsioonijuht. Ta oli signaalivõimendite väljatöötamise pioneer. Esimest korda valmistas ta raadiotelefoni, mis võimaldas vestlusi üle Atlandi ookeani.

Hartley peaostsillaator on samuti laialt tuntud. Seda, nagu Colpittsi vooluringi, on üsna lihtne kokku panna, kuid see nõuab koputatud induktiivsust. Hartley ahelas toodavad genereerimist üks kondensaator ja kaks järjestikku ühendatud induktiivpoolit. Ahel sisaldab ka täiendavat mahtuvust positiivse tagasiside saamiseks.

Ülalkirjeldatud seadmete peamine rakendusala on keskmised ja kõrged sagedused. Neid kasutatakse kandesageduste saamiseks, samuti väikese võimsusega elektriliste võnkumiste tekitamiseks. Ka koduraadiojaamade vastuvõtuseadmetes kasutatakse võnkegeneraatoreid.

Kõik loetletud rakendused ei talu ebastabiilset vastuvõttu. Selleks sisestatakse ahelasse veel üks element - isevõnkumiste kvartsresonaator. Sellisel juhul muutub kõrgsagedusgeneraatori täpsus peaaegu standardseks. See ulatub protsendi miljondikeni. Raadiovastuvõtjate vastuvõtuseadmetes kasutatakse kvartsi eranditult vastuvõtu stabiliseerimiseks.

Mis puudutab madalsageduslikke ja heligeneraatoreid, siis siin on väga tõsine probleem. Häälestamise täpsuse suurendamiseks on vaja suurendada induktiivsust. Kuid induktiivsuse suurenemine toob kaasa mähise suuruse suurenemise, mis mõjutab suuresti vastuvõtja mõõtmeid. Seetõttu töötati välja alternatiivne Colpittsi ostsillaatoriahel - Pierce madalsageduslik ostsillaator. Selles puudub induktiivsus ja selle asemel kasutatakse kvartsist isevõnkuvat resonaatorit. Lisaks võimaldab kvartsresonaator ära lõigata võnkumiste ülemise piiri.

Sellises vooluringis takistab mahtuvus transistori baaspinge konstantse komponendi jõudmist resonaatorini. Siin saab genereerida kuni 20-25 MHz signaale, sealhulgas heli.

Kõikide vaadeldavate seadmete jõudlus sõltub mahtuvustest ja induktiivsustest koosneva süsteemi resonantsomadustest. Sellest järeldub, et sagedus määratakse kondensaatorite ja mähiste tehaseomaduste järgi.

Tähtis! Transistor on pooljuhist valmistatud element. Sellel on kolm väljundit ja see suudab väikese sisendsignaali väljundis juhtida suurt voolu. Elementide võimsus on erinev. Kasutatakse elektriliste signaalide võimendamiseks ja ümberlülitamiseks.

Lisainformatsioon. Esimese transistori esitlus toimus 1947. aastal. Selle tuletis, väljatransistor, ilmus 1953. aastal. 1956. aastal Nobeli füüsikaauhind anti bipolaarse transistori leiutamise eest. Eelmise sajandi 80. aastateks sunniti vaakumtorud raadioelektroonikast täielikult välja.

Funktsionaalne transistor generaator

Isevõnkuvatel transistoridel põhinevad funktsionaalsed generaatorid on leiutatud etteantud kujuga metoodiliselt korduvate impulsssignaalide tootmiseks. Nende vormi määrab funktsioon (selle tulemusena ilmus kogu sarnaste generaatorite rühma nimi).

Impulsse on kolm peamist tüüpi:

• ristkülikukujuline;
• kolmnurkne;
• saehammas.

Multivibraatorit tuuakse sageli näitena kõige lihtsamast ristkülikukujuliste signaalide LF-tootjast. Sellel on lihtsaim vooluring isetegemiseks. Raadioelektroonika insenerid alustavad sageli selle rakendamisega. Peamine omadus on rangete nõuete puudumine transistoride reitingutele ja kujule. See tuleneb asjaolust, et multivibraatori töötsükli määravad transistoride elektriahela mahtuvused ja takistused. Multivibraatori sagedus on vahemikus 1 Hz kuni mitukümmend kHz. Siin on võimatu korraldada kõrgsageduslikke võnkeid.

Saehamba ja kolmnurksete signaalide saamine toimub lisaahela lisamisega standardsele vooluringile, mille väljundis on ristkülikukujulised impulsid. Sõltuvalt selle lisaketi omadustest muudetakse ristkülikukujulised impulsid kolmnurkseteks või saehammasteks.

Blokeeriv generaator

Oma tuumaks on võimendi, mis on kokku pandud ühte kaskaadi paigutatud transistoride baasil. Kasutusala on kitsas - muljetavaldavate, kuid ajaliselt mööduvate (kestvus tuhandendikest kuni mitmekümne mikrosekundini) impulsssignaalide allikas suure induktiivse positiivse tagasisidega. Töötsükkel on üle 10 ja võib suhteliste väärtustega ulatuda mitmekümne tuhandeni. Esikülgedel on tõsine teravus, praktiliselt ei erine kuju geomeetriliselt korrapärastest ristkülikutest. Neid kasutatakse katoodkiirseadmete (kineskoop, ostsilloskoop) ekraanidel.

Impulssgeneraatorid, mis põhinevad väljatransistoridel

Peamine erinevus väljatransistoride vahel on see, et sisendtakistus on võrreldav elektrooniliste torude takistusega. Colpittide ja Hartley ahelaid saab kokku panna ka väljatransistoride abil, valida tuleb ainult vastavate tehniliste omadustega mähised ja kondensaatorid. Vastasel juhul väljatransistoride generaatorid ei tööta.

Sagedusi määravad ahelad alluvad samadele seadustele. Kõrgsageduslike impulsside tootmiseks sobib paremini tavapärane väljatransistoride abil kokkupandud seade. Väljatransistor ei lähe ahelates induktiivsusest mööda, mistõttu RF signaali generaatorid töötavad stabiilsemalt.

Regeneraatorid

Generaatori LC-ahelat saab asendada aktiivse ja negatiivse takisti lisamisega. See on taastav viis võimendi saamiseks. Sellel vooluringil on positiivne tagasiside. Tänu sellele kompenseeritakse kaod võnkeahelas. Kirjeldatud vooluringi nimetatakse regenereeritud.

Müra generaator

Peamine erinevus on madalate ja kõrgete sageduste ühtsed omadused vajalikus vahemikus. See tähendab, et kõigi selle vahemiku sageduste amplituudreaktsioon ei erine. Neid kasutatakse peamiselt mõõteseadmetes ja sõjatööstuses (eriti lennuki- ja raketitööstuses). Lisaks kasutatakse inimese kõrva poolt heli tajumiseks nn halli müra.

Lihtne DIY heligeneraator

Vaatleme kõige lihtsamat näidet – ulgumisahvi. Vaja läheb ainult nelja elementi: kilekondensaatorit, 2 bipolaarset transistorit ja reguleerimiseks takistit. Koormus on elektromagnetiline emitter. Seadme toiteks piisab lihtsast 9V akust. Ahela töö on lihtne: takisti seab eelpinge transistori alusele. Tagasiside toimub kondensaatori kaudu. Häälestustakisti muudab sagedust. Koormus peab olema suure takistusega.

Arvestades vaadeldavate elementide mitmesuguste tüüpide, suuruste ja kujundustega, pole ülikõrgete sageduste võimsaid transistore veel leiutatud. Seetõttu kasutatakse isevõnkuvatel transistoridel põhinevaid generaatoreid peamiselt madalate ja kõrgete sageduste jaoks.

Video

Kõrgsagedusgeneraatoreid kasutatakse elektrivoolu võnkumiste tekitamiseks sagedusvahemikus mitmekümnest kilohertsist kuni sadade megahertsini. Sellised seadmed luuakse LC-võnkeahelate või kvartsresonaatorite abil, mis on sageduse seadistamise elemendid. Töömustrid jäävad samaks. Mõnes ahelas asendatakse harmoonilised võnkeahelad.

HF generaator

Elektrienergia arvesti seiskamise seadet kasutatakse kodumajapidamises kasutatavate elektriseadmete toiteks. Selle väljundpinge on 220 volti, voolutarve 1 kilovatt. Kui seade kasutab võimsamate omadustega komponente, saab sellest võimsamaid seadmeid toita.

Selline seade on ühendatud majapidamises pistikupessa ja varustab tarbija koormust toiteallikaga. Elektrijuhtmestiku skeem ei muutu. Maandussüsteemi pole vaja ühendada. Arvesti töötab, kuid võtab arvesse ligikaudu 25% võrgu energiast.

Seiskamisseadme ülesanne on ühendada koormus mitte vooluvõrku, vaid kondensaatoriga. Selle kondensaatori laeng langeb kokku võrgupinge sinusoidiga. Laadimine toimub kõrgsageduslike impulssidena. Tarbijate võrgust tarbitav vool koosneb kõrgsageduslikest impulssidest.

Arvestitel (elektroonilistel) on muundur, mis ei ole kõrgete sageduste suhtes tundlik. Seetõttu võtab arvesti negatiivse veaga arvesse impulsi tüüpi energiatarbimist.

Seadme skeem

Seadme põhikomponendid: alaldi, mahtuvus, transistor. Kondensaator on ühendatud alaldiga jadaahelasse, kui alaldi transistori kallal tööd teeb, laetakse see etteantud ajahetkel elektriliini pinge suuruseni.

Laadimine toimub 2 kHz sagedusimpulssidega. Koormuse ja mahtuvuse korral on pinge siinuslähedane 220 volti juures. Transistori voolu piiramiseks mahtuvuse laadimise perioodil kasutatakse takistit, mis on ühendatud lüliti kaskaadiga jadaahelas.

Generaator on valmistatud loogilistel elementidel. See toodab 2 kHz impulsse amplituudiga 5 volti. Generaatori signaali sagedus määratakse elementide C2-R7 omadustega. Selliseid omadusi saab kasutada energiatarbimise arvestuse maksimaalse vea konfigureerimiseks. Impulsi looja on tehtud transistoridel T2 ja T3. See on mõeldud klahvi T1 juhtimiseks. Impulsi looja on konstrueeritud nii, et transistor T1 hakkab avatuna küllastuma. Seetõttu tarbib see vähe energiat. Sulgub ka transistor T1.

Alaldi, trafo ja muud elemendid loovad ahela madala külje toiteallika. See toiteallikas töötab generaatori kiibi jaoks 36 V pingel.

Esmalt kontrollige toiteallikat madalpingeahelast eraldi. Seade peab tootma suuremat voolu kui 2 amprit ja pinget 36 volti, väikese võimsusega generaatori puhul 5 volti. Järgmisena seadistatakse generaator. Selleks lülitage toiteosa välja. Generaatorist peaksid tulema impulsid suurusega 5 volti ja sagedusega 2 kilohertsi. Häälestamiseks valige kondensaatorid C2 ja C3.

Katsetamisel peab impulssgeneraator tootma transistorile umbes 2 amprit impulsivoolu, vastasel juhul läheb transistor üles. Selle seisundi kontrollimiseks lülitage šunt sisse, kui toiteahel on välja lülitatud. Šundi impulsi pinget mõõdetakse töötaval generaatoril ostsilloskoobiga. Arvutuse põhjal arvutatakse praegune väärtus.

Järgmisena kontrollige toiteosa. Taastage kõik vooluringid vastavalt skeemile. Kondensaator lülitatakse välja ja koormuse asemel kasutatakse lampi. Seadme ühendamisel peaks pinge seadme normaalse töö ajal olema 120 volti. Ostsilloskoop näitab koormuspinget impulssidena generaatori poolt määratud sagedusega. Impulsse moduleerib võrgu siinuspinge. Takistuse R6 korral - alaldatud pingeimpulsid.

Kui seade töötab korralikult, on mahtuvus C1 sisse lülitatud, mille tulemusena pinge suureneb. Mahuti suuruse edasise suurenemisega jõuab C1 pingeni 220 volti. Selle protsessi käigus peate jälgima transistori T1 temperatuuri. Madala koormuse korral tugeval kuumutamisel on oht, et see ei ole sisenenud küllastusrežiimi või pole täielikult sulgunud. Seejärel peate konfigureerima impulsside loomise. Praktikas sellist kuumutamist ei täheldata.

Selle tulemusena ühendatakse koormus selle nimiväärtusega ja mahtuvus C1 määratakse selliseks, et tekitada koormuse jaoks 220-voldine pinge. Mahtuvus C1 valitakse hoolikalt, alustades väikestest väärtustest, sest mahtuvuse suurendamine suurendab järsult transistori T1 voolu. Vooluimpulsside amplituud määratakse ostsilloskoobi ühendamisel takistiga R6 paralleelses ahelas. Impulssvool ei tõuse üle konkreetse transistori lubatud piiri. Vajadusel piiratakse voolutugevust takisti R6 takistuse väärtuse suurendamisega. Optimaalne lahendus oleks valida kondensaatori C1 väikseim mahtuvus.

Nende raadiokomponentidega on seade ette nähtud tarbima 1 kilovatti. Energiatarbimise suurendamiseks peate kasutama transistorlüliti ja alaldi võimsamaid toiteelemente.

Kui tarbijad on välja lülitatud, tarbib seade märkimisväärselt energiat, mida arvesti arvestab. Seetõttu on parem see seade välja lülitada, kui koormus on välja lülitatud.

Pooljuht RF generaatori tööpõhimõte ja disain

Kõrgsagedusgeneraatorid on valmistatud laialdaselt kasutataval vooluringil. Generaatorite vahelised erinevused seisnevad RC-emitterahelas, mis määrab transistori voolurežiimi. Tagasiside genereerimiseks generaatori ahelas luuakse induktiivpoolist terminali väljund. RF generaatorid on ebastabiilsed transistori mõju tõttu võnkumistele. Transistori omadused võivad muutuda temperatuurikõikumiste ja potentsiaalsete erinevuste tõttu. Seetõttu ei jää tekkiv sagedus konstantseks, vaid “ujub”.

Et transistor sagedust ei mõjutaks, on vaja minimeerida võnkeahela ühendus transistoriga. Selleks peate konteinerite suurust vähendama. Sagedust mõjutavad koormustakistuse muutused. Seetõttu peate koormuse ja generaatori vahele ühendama repiiteri. Pinge ühendamiseks generaatoriga kasutatakse väikeste pingeimpulssidega püsitoiteallikaid.

Ülaltoodud vooluringi järgi valmistatud generaatoritel on maksimaalsed omadused ja need on kokku pandud. Paljudes ostsillaatoriahelates võetakse RF väljundsignaal võnkeahelast läbi väikese kondensaatori, samuti transistori elektroodidelt. Siin on vaja arvestada, et võnkeahela abikoormus muudab selle omadusi ja töösagedust. Seda omadust kasutatakse sageli erinevate füüsikaliste suuruste mõõtmiseks ja tehnoloogiliste parameetrite kontrollimiseks.

See diagramm näitab modifitseeritud kõrgsagedusostsillaatorit. Tagasiside väärtus ja parimad ergastustingimused valitakse mahtuvuselementide abil.

Generaatori ahelate koguarvust paistavad silma löögi ergastusega variandid. Need töötavad tugeva impulsiga võnkeahela erutamisega. Elektroonilise löögi tulemusena tekivad ahelas sumbuvad võnked piki siinuslikku amplituudi. See sumbumine tekib harmoonilise võnkeahela kadude tõttu. Selliste võnkumiste kiirus arvutatakse ahela kvaliteediteguri järgi.

RF väljundsignaal on stabiilne, kui impulssidel on kõrge sagedus. Seda tüüpi generaatorid on kõigist vaadeldud generaatoritest vanim.

Toru RF generaator

Teatud parameetritega plasma saamiseks on vaja toitelahendusele viia nõutav väärtus. Plasma emitterite jaoks, mille töö põhineb kõrgsageduslahendusel, kasutatakse toiteahelat. Diagramm on näidatud joonisel.

Lampidel muundab elektrilise alalisvoolu energia vahelduvvooluks. Generaatori töö põhielement oli elektrontoru. Meie skeemis on need GU-92A tetroodid. See seade on nelja elektroodiga elektrontoru: anood, varjestusvõrk, juhtvõrk, katood.

Juhtvõrk, mis võtab vastu madala amplituudiga kõrgsageduslikku signaali, sulgeb osa elektronidest, kui signaali iseloomustab negatiivne amplituud, ja suurendab anoodi voolu, kui signaal on positiivne. Varjestusvõre loob elektronide voolu fookuse, suurendab lambi võimendust ja vähendab 3-elektroodilise süsteemiga võrreldes sadu kordi juhtvõrgu ja anoodi vahelise läbipääsu mahtuvust. See vähendab toru väljundsageduse moonutusi kõrgetel sagedustel töötamisel.

Generaator koosneb ahelatest:

1. Hõõgniidi ahel madalpinge toitega.
2. Võrgu ergastuse ja toiteahela juhtimine.
3. Ekraani võrgu toiteahel.
4. Anoodi ahel.

Antenni ja generaatori väljundi vahel on RF-trafo. See on ette nähtud generaatorist toite edastamiseks emitterile. Antenni vooluringi koormus ei ole võrdne generaatorilt võetud maksimaalse võimsusega. Võimsuse ülekande tõhusus võimendi väljundastmest antennile on saavutatav sobitamisega. Sobiv element on anoodiahela mahtuvuslik jagaja.

Trafo võib toimida sobituselemendina. Selle olemasolu on vajalik erinevates sobitusahelates, kuna ilma trafota pole kõrgepinge isolatsiooni võimalik saavutada.

Kirjutage artiklile kommentaare, täiendusi, võib-olla jäin millestki kahe silma vahele. Heitke pilk peale, mul on hea meel, kui leiate minu omast midagi muud kasulikku.

RadioMir 2008 nr 9

Kavandatav RF generaator on katse asendada mahukas tööstuslik G4-18A väiksema ja töökindlama seadmega. Tavaliselt on HF-seadmete parandamisel ja seadistamisel vaja HF-ribasid "paigaldada" LC-ahelate abil, kontrollida signaali läbimist mööda RF- ja IF-teid, kohandada üksikuid ahelaid resonantsile jne. Kõrgkõrgsagedusseadmete tundlikkus, selektiivsus, dünaamiline ulatus ja muud olulised parameetrid on määratud vooluahela konstruktsioonilahendustega, mistõttu pole kodulaboris vaja multifunktsionaalset ja kallist RF-generaatorit. Kui generaatoril on "puhta siinuslainega" üsna stabiilne sagedus, siis sobib see raadioamatöörile. Loomulikult usume, et labori arsenalis on ka sagedusmõõtur, RF voltmeeter ja tester. Kahjuks tekitas enamik HF HF generaatori ahelaid, mida ma proovisin, väga moonutatud siinuslainet, mida ei saanud parandada ilma ahelat asjatult keerulisemaks muutmata. HF-generaator, mis on kokku pandud vastavalt joonisel 1 näidatud vooluringile, osutus väga heaks (tulemuseks oli peaaegu puhas siinuslaine kogu HF vahemikus). Diagramm on võetud aluseks. Minu vooluringis kasutatakse varikapiga ahelate reguleerimise asemel KPI-d ja ahela indikaatorosa ei kasutata.

Joonis 1 RF generaatori ahel

See disain kasutab muutuva kondensaatori tüüpi KPV-150 ja väikese suurusega PM-vahemiku lülitit (11P1N). Selle KPI (10...150 pF) ja induktiivpoolide L2...L5 abil on kaetud kõrgsagedusvahemik 1,7...30 MHz. Disainitöö edenedes lisati valiku ülemisse ja alumisse sektsiooni veel kolm vooluringi (L1, L6 ja L7). Katsetes KPI-dega, mille mahtuvus oli kuni 250 pF, kaeti kogu HF-vahemik kolme vooluringiga. RF-generaator on kokku pandud fooliumklaaskiudlaminaadist valmistatud trükkplaadile paksusega 2 mm ja mõõtmetega 50x80 mm (joonis 2). Rajad ja kinnituskohad lõigatakse välja noa ja lõikuriga. Osade ümber olevat fooliumit ei eemaldata, vaid seda kasutatakse “jahvatuse” asemel. Trükkplaadi joonisel pole selguse huvides neid fooliumi sektsioone näidatud. Loomulikult saab teha ka joonisel näidatud trükkplaadi.

Joonis 2 Maksma

Generaatori kogu struktuur koos toiteallikaga (eraldi 9 V pingestabilisaatoriga plaat vastavalt suvalisele vooluringile) asetatakse alumiiniumist šassiile ja asetatakse sobivate mõõtmetega metallkorpusesse. Kasutasin vanast seadmest pärit kassetti mõõtmetega 130x150x90 mm. Esipaneelil kuvatakse vahemiku lüliti nupp, KPI reguleerimisnupp, väikese suurusega RF-pistik (50 oomi) ja sisselülitamiseks LED-indikaator. Vajadusel saab paigaldada väljundtaseme regulaatori (muutuv takisti takistusega 430...510 oomi) ja atenuaatori koos lisapistikuga, samuti gradueeritud skaala. Skeemimähiste raamidena kasutati vananenud raadiovastuvõtjate MF- ja DV-vahemike ühtseid sektsiooniraame. Iga mähise keerdude arv sõltub kasutatava KPI võimsusest ja võetakse algselt "reserviga". Generaatori seadistamisel (vahemike "panemisel") keritakse osa pöördeid lahti. Juhtimine toimub sagedusmõõturi abil. Induktiivpool L7 on ferriitsüdamikuga M600-3 (NN) Ш2,8x14. Ekraanid ei ole paigaldatud vooluahela mähistele. Mähiste mähise andmed, alamvahemike piirid ja RF generaatori väljundtasemed on toodud tabelis.

Generaatori ahelas saate lisaks näidatud transistoridele kasutada väljaefekte KP303E(G), KP307 ja bipolaarseid RF-transistore BF324, 25S9015, BC557 jne. Soovitatav on kasutada imporditud väikese suurusega blokeerimiskonteinereid. Ühenduskondensaator C5 võimsusega 4,7...6,8 pF - tüüp KM, KT, KA väikeste RF-kadudega. KPI-dena on väga soovitav kasutada kvaliteetseid (kuullaagritel), kuid neid napib. KPV tüüpi reguleerivad KPI-d maksimaalse võimsusega 80...150 pF on paremini ligipääsetavad, kuid need purunevad kergesti ja neil on edasi-tagasi pöörlemisel tuntav “hüsterees”. Jäiga paigalduse, kvaliteetsete osade ja generaatori soojendamisega 10...15 minuti jooksul on aga võimalik saavutada sageduse “langus” mitte rohkem kui 500 Hz tunnis sagedustel 20...30 MHz (at stabiilne toatemperatuur). Valmistatud RF generaatori signaali kuju ja väljundtaset kontrolliti ostsilloskoobi S1-64A abil. Seadistamise viimases etapis kinnitatakse kõik induktiivpoolid (välja arvatud L1, mis on ühest otsast korpuse külge joodetud) liimiga vahemiku lüliti ja KPI lähedal.

Kirjandus:
1. Lühilaine GIR – Raadio, 2006, nr 11, lk 72.

A. PERUTSKY, Bendery, Moldova.

Generaator on isevõnkuv elektrivooluimpulsse genereeriv süsteem, milles transistor täidab lülituselemendi rolli. Algselt, alates selle leiutise hetkest, oli transistor paigutatud võimenduselemendina. Esimese transistori esitlus toimus 1947. aastal. Väljatransistori esitlus toimus veidi hiljem - aastal 1953. Impulssgeneraatorites täidab ta lüliti rolli ja ainult vahelduvvoolugeneraatorites realiseerib oma võimendavaid omadusi, osaledes samal ajal toetava positiivse tagasiside loomises. võnkeprotsess.

Sagedusvahemiku jagamise visuaalne illustratsioon

Klassifikatsioon

Transistorgeneraatoritel on mitu klassifikatsiooni:

• väljundsignaali sagedusvahemiku järgi;
• väljundsignaali tüübi järgi;
• vastavalt tööpõhimõttele.

Sagedusvahemik on subjektiivne väärtus, kuid standardiseerimiseks aktsepteeritakse järgmist sagedusvahemiku jaotust:

• 30 Hz kuni 300 kHz – madalsagedus (LF);
• 300 kHz kuni 3 MHz – keskmine sagedus (MF);
• 3 MHz kuni 300 MHz – kõrgsagedus (HF);
• üle 300 MHz – ülikõrge sagedus (mikrolaineahi).

See on sagedusvahemiku jaotus raadiolainete valdkonnas. Seal on helisagedusvahemik (AF) - 16 Hz kuni 22 kHz. Seega, soovides rõhutada generaatori sagedusvahemikku, nimetatakse seda näiteks HF või LF generaatoriks. Helivahemiku sagedused jagunevad omakorda samuti HF, MF ja LF.

Vastavalt väljundsignaali tüübile võivad generaatorid olla:

• sinusoidne – sinusoidsete signaalide genereerimiseks;
• funktsionaalne – erikujuliste signaalide isevõnkumiseks. Erijuhtum on ristkülikukujuline impulssgeneraator;
• Mürageneraatorid on laia sagedusvahemikuga generaatorid, milles antud sagedusvahemikus on signaali spekter ühtlane sageduskarakteristiku alumisest kuni ülemise osani.

Vastavalt generaatorite tööpõhimõttele:

• RC generaatorid;
• LC generaatorid;
• Blokeerivad generaatorid on lühikese impulsi generaatorid.

Põhimõtteliste piirangute tõttu kasutatakse RC-ostsillaatoreid tavaliselt madalsagedus- ja helivahemikus ning LC-ostsillaatoreid kõrgsagedusalas.

Generaatori vooluring

RC ja LC sinusoidsed generaatorid

Kõige lihtsam viis transistorgeneraatori rakendamiseks on mahtuvuslik kolmepunktiline vooluring - Colpittsi generaator (joonis allpool).

Transistori ostsillaatori ahel (Colpittsi ostsillaator)

Colpittsi ahelas on elemendid (C1), (C2), (L) sageduse seadistusega. Ülejäänud elemendid on standardsed transistorjuhtmed, et tagada vajalik alalisvoolu töörežiim. Induktiivse kolmepunktilise vooluahela järgi kokku pandud generaatoril – Hartley generaatoril – on sama lihtne vooluring (joonis allpool).

Kolmepunktiline induktiivsidestatud generaatoriahel (Hartley generaator)

Selles vooluringis määrab generaatori sageduse paralleellülitus, mis sisaldab elemente (C), (La), (Lb). Kondensaator (C) on vajalik positiivse vahelduvvoolu tagasiside loomiseks.

Sellise generaatori praktiline rakendamine on keerulisem, kuna see nõuab kraaniga induktiivsuse olemasolu.

Mõlemat isevõnkegeneraatorit kasutatakse peamiselt kesk- ja kõrgsagedusvahemikus kandesagedusgeneraatoritena, sageduse seadistustes lokaalsetes ostsillaatorites jne. Raadiovastuvõtja regeneraatorid põhinevad samuti ostsillaatorgeneraatoritel. See rakendus nõuab kõrgsageduslikku stabiilsust, seega on vooluringi peaaegu alati täiendatud kvartsvõnkeresonaatoriga.

Kvartsresonaatoril põhineval põhivoolugeneraatoril on isevõnkumised väga suure RF-generaatori sagedusväärtuse seadmise täpsusega. Miljardid protsendid on piirist kaugel. Raadioregeneraatorid kasutavad ainult kvartssageduse stabiliseerimist.

Generaatorite töötamine madala sagedusega voolu ja helisageduse piirkonnas on seotud raskustega kõrge induktiivsuse väärtuste realiseerimisel. Täpsemalt vajaliku induktiivpooli mõõtmetes.

Pierce'i generaatori ahel on Colpittsi ahela modifikatsioon, mis on rakendatud ilma induktiivsust kasutamata (joonis allpool).

Torgake generaatori ahel ilma induktiivsust kasutamata

Pierce'i ahelas asendatakse induktiivsus kvartsresonaatoriga, mis välistab aeganõudva ja mahuka induktiivpooli ning piirab samal ajal ülemist võnkevahemikku.

Kondensaator (C3) ei lase transistori baaspinge alalisvoolukomponendil kvartsresonaatorile üle minna. Selline generaator suudab tekitada kuni 25 MHz võnkumisi, sealhulgas helisagedust.

Kõigi ülaltoodud generaatorite töö põhineb mahtuvusest ja induktiivsusest koosneva võnkesüsteemi resonantsomadustel. Vastavalt sellele määratakse võnkesagedus nende elementide hinnangute järgi.

RC-voolugeneraatorid kasutavad takistus-mahtuvusahelas faasinihke põhimõtet. Kõige sagedamini kasutatav vooluahel on faasinihke kett (joonis allpool).

RC-generaatori ahel faasinihke ahelaga

Elemendid (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) teostavad isevõnkumiste tekkeks vajaliku positiivse tagasiside saamiseks faasinihet. Tekkimine toimub sagedustel, mille faasinihe on optimaalne (180 kraadi). Faasi nihutamisahel põhjustab signaali tugevat sumbumist, seega on sellisel ahelal suurenenud nõuded transistori võimendusele. Wieni sillaga vooluahel on transistori parameetrite suhtes vähem nõudlik (joonis allpool).

RC generaatori ahel Wieni sillaga

Topelt-T-kujuline Wieni sild koosneb elementidest (C1), (C2), (R3) ja (R1), (R2), (C3) ning on kitsaribaline sälkfilter, mis on häälestatud võnkesagedusele. Kõigi teiste sageduste puhul on transistor kaetud sügava negatiivse ühendusega.

Funktsionaalsed voolugeneraatorid

Funktsionaalsed generaatorid on ette nähtud teatud kujuga impulsside jada genereerimiseks (kuju kirjeldab teatud funktsioon - sellest ka nimi). Kõige tavalisemad generaatorid on ristkülikukujulised (kui impulsi kestuse ja võnkeperioodi suhe on ½, siis nimetatakse seda jada "meanderiks"), kolmnurksed ja saehambaimpulsid. Lihtsaim ristkülikukujuline impulssgeneraator on multivibraator, mida esitletakse kui esimest vooluringi, mida algajad raadioamatöörid saavad oma kätega kokku panna (joonis allpool).

Multivibraatori ahel - ristkülikukujuline impulssgeneraator

Multivibraatori eripära on see, et sellega saab kasutada peaaegu kõiki transistore. Impulsside ja nendevaheliste pauside kestus määratakse transistoride (Rb1), Cb1 ja (Rb2), (Cb2) baasahelates olevate kondensaatorite ja takistite väärtustega.

Voolu isevõnkumise sagedus võib varieeruda hertsi ühikutest kümnete kilohertsini. HF isevõnkumisi ei saa multivibraatoril realiseerida.

Kolmnurksete (saehamba) impulsside generaatorid ehitatakse reeglina ristkülikukujuliste impulsside generaatorite (peaostsillaator) baasil, lisades parandusahela (joonis allpool).

Kolmnurkse impulsi generaatori ahel

Kolmnurkse lähedase impulsside kuju määrab kondensaatori C plaatide laadimis-tühjenemise pinge.

Blokeeriv generaator

Blokeerivate generaatorite eesmärk on genereerida võimsaid järskude servade ja madala töötsükliga vooluimpulsse. Pauside kestus impulsside vahel on palju pikem kui impulsside endi kestus. Blokeerivaid generaatoreid kasutatakse impulsside kujundajates ja võrdlusseadmetes, kuid põhiliseks kasutusalaks on põhiline horisontaalne skaneerimisostsillaator elektronkiiretorudel põhinevates teabekuvaseadmetes. Blokeerivaid generaatoreid kasutatakse edukalt ka võimsuse muundamise seadmetes.

Väljatransistoridel põhinevad generaatorid

Väljatransistoride eripäraks on väga kõrge sisendtakistus, mille järjestus on võrreldav elektroonikatorude takistusega. Eespool loetletud vooluringilahendused on universaalsed, need on lihtsalt kohandatud erinevat tüüpi aktiivelementide kasutamiseks. Colpitts, Hartley ja teised väljatransistoril valmistatud generaatorid erinevad ainult elementide nimiväärtuste poolest.

Sageduse seadistusahelatel on samad seosed. Kõrgsagedusvõnkumiste tekitamiseks on mõnevõrra eelistatav lihtne generaator, mis on valmistatud väljatransistoril, kasutades induktiivset kolmepunktiahelat. Fakt on see, et suure sisendtakistusega väljatransistor ei mõjuta induktiivsust praktiliselt ja seetõttu töötab kõrgsagedusgeneraator stabiilsemalt.

Müra generaatorid

Mürageneraatorite eripäraks on sagedusreaktsiooni ühtsus teatud vahemikus, see tähendab, et kõigi antud vahemikus olevate sageduste võnkumiste amplituud on sama. Mürageneraatoreid kasutatakse mõõteseadmetes testitava tee sageduskarakteristikute hindamiseks. Helimüra generaatoreid täiendatakse sageli sageduskarakteristiku korrektoriga, et kohaneda inimkuulmise subjektiivse helitugevusega. Seda müra nimetatakse "halliks".

Video

On veel mitmeid valdkondi, kus transistoride kasutamine on keeruline. Need on võimsad mikrolainegeneraatorid radarirakendustes ja kus on vaja eriti võimsaid kõrgsageduslikke impulsse. Võimsaid mikrolainetransistore pole veel välja töötatud. Kõigis muudes valdkondades on valdav enamus ostsillaatoreid valmistatud täielikult transistoridest. Sellel on mitu põhjust. Esiteks mõõtmed. Teiseks energiatarve. Kolmandaks, usaldusväärsus. Lisaks on transistore nende struktuuri olemuse tõttu väga lihtne miniatuurseks muuta.

Kavandatav kõrgsagedussignaali generaator on oma disaini lihtsuse tõttu atraktiivne ja tagab väljundpinge stabiliseerimise laias sagedusribas.

Nõuded lairiba signaaligeneraatorile on hästi teada. Esiteks on see väljundtakistuse piisavalt väike väärtus, mis võimaldab selle väljundit sobitada koaksiaalkaabli iseloomuliku impedantsiga (tavaliselt 50 oomi) ja väljundpinge amplituudi automaatse reguleerimise olemasoluga, mis hoiab oma taseme peaaegu konstantsena sõltumata väljundsignaali sageduse muutustest. Mikrolainevahemiku (üle 30 MHz) jaoks on väga oluline lihtne ja usaldusväärne vahemike vahetamine, samuti generaatori ratsionaalne disain.

Generaatorist kondensaatori C4 kaudu tulev kõrgsagedussignaal suunatakse väljatransistori VT3 väravasse. See tagab koormuse ja generaatori peaaegu täiusliku isolatsiooni. Transistoride VT3 ja VT4 eelpinge seadistamiseks kasutatakse takisteid R7, R8 ning kaskaadi voolurežiim määratakse takistitega R12 - R 14. Eraldusastme suurendamiseks eemaldatakse väljundist kõrgsageduslik pinge. kollektori ahel VT4.

Tase stabiliseerimiseks suunatakse RF-signaal läbi kondensaatori C9 alaldi, kahekordistades elementide VD1, VD2, C10, C11, R15 pinget. Proportsionaalselt väljundsignaali amplituudiga võimendatakse alaldatud pinget VT5 ja VT6 juhtahelas veelgi. RF-signaali puudumisel on transistor VT6 täielikult avatud; sel juhul antakse põhiostsillaatorile maksimaalne toitepinge. Selle tulemusel hõlbustatakse tingimusi generaatori iseergastamiseks ja alghetkel tekib selle võnkumiste suur amplituud. Kuid see raadiosageduslik pinge avab VT5 alaldi kaudu, samal ajal kui pinge VT6 põhjas suureneb, mis viib generaatori toitepinge vähenemiseni ja lõpuks selle võnkumiste amplituudi stabiliseerumiseni. Tasakaaluseisund tekib siis, kui RF-signaali amplituud VT4 kollektoris on veidi suurem kui 400 mV.

Muutuva takisti R17 (näidatud potentsiomeetrina) on tegelikult RF-summuti ja kui selle väljundis pole koormust, ulatub maksimaalne pinge veerandini sisendist, st. 100 mV. Kui koaksiaalkaabel on koormatud takistusega 50 oomi (mis on vajalik selle sobitamiseks sagedusvahemikus 50–160 MHz ja rohkem), tekib generaatori väljundis raadiosageduslik pinge umbes 50 mV, mida saab vähendada. atenuaatori reguleerimisega vajalikule tasemele.

Generaatori ahelas kasutati regulaatorina R17 Prechi 50-oomist summutit. Kui mõned konkreetsed rakendused ei vaja väljundpinge taseme reguleerimist, võib atenuaatori R17 asendada fikseeritud 50-oomise takistiga.

Kuid ka sel juhul on võimalik RF pingetaset teatud piirides reguleerida: selleks on kondensaator C9 ühendatud mitte kollektoriga VT4, vaid selle emitteriga ja tuleb arvestada väikese muutusega. (langus) signaali tasemes töövahemiku kõrgematel sagedustel. Seejärel moodustavad VT4 koormuse summuti R17 ja takistid R11, R12. Väljundkõrgsagedusliku pinge amplituudi suurendamine on saavutatav takisti R11 lühistamisel traadi jumperiga; kui on vaja väljundpinge amplituudi vähendada, jäetakse seadmesse takisti R11 ja kondensaatorid C7, C8 on maha joodetud. Väljundsignaali taseme veelgi suurema vähendamise saab saavutada takistuse R17 väärtuse vähendamisega, kuid sel juhul ei toimu enam kaabliga kooskõlastamist ja sagedustel üle 50 MHz on see vastuvõetamatu!

Kõik generaatori osad asuvad väikesel trükkplaadil. Generaatori induktiivpoolid L1 - L3 on keritud raamidele läbimõõduga 7,5 mm. Nende induktiivsust reguleeritakse väikese kadudega ferriitsüdamikega, mis on mõeldud kasutamiseks VHF-vahemikus. Mähisel L3 on 62 pööret, L2 - 15 ja L1 - 5 pööret PEL 0,2 traati (kõik mähised ühte kihti). Induktiivsus WL1 on valmistatud silmuse kujul, mis on ühelt poolt kinnitatud vahemiku lüliti külge ja teiselt poolt muutuva kondensaatori C1 külge. Kaabli mõõtmed on näidatud joonisel fig. 2. See on valmistatud hõbetatud vasktraadist läbimõõduga 1,5 mm; Juhtmete vahekauguste fikseerimiseks kasutatakse kolme väikeste kadudega isoleermaterjalist (näiteks fluoroplastist) plaati, millesse puuritakse kaks 1,5 mm läbimõõduga auku, mis asuvad vastavalt 10 ja 2,5 mm kaugusel (joonis 2). . 2).

Kogu seade asetatakse metallkorpusesse, mille mõõtmed on 45x120x75 mm. Kui atenuaator ja RF-pistik on paigaldatud korpusesse trükkplaadi asukoha vastasküljele, siis seadme korpuse sees on veel piisavalt ruumi toiteplokkide jaoks: 1 W toitetrafo koos trükkplaadiga. võrgupinge vähendamine 15 V-ni, alaldi sild ja mikroskeem 7812 (kodumaine ekvivalent - KR142EN8B). Korpusesse saab paigutada ka miniatuurse sagedusmõõturi koos sageduse eelskaalariga. Sel juhul tuleks jaoturi sisend ühendada VT4 kollektoriga, mitte väljundpistikuga, mis võimaldab mõõta sagedust mis tahes atenuaatorist R17 eemaldatud raadiosagedusliku pinge korral.

Seadme sagedusvahemikku on võimalik muuta, muutes ahela pooli induktiivsust või kondensaatori C1 mahtuvust. Sagedusvahemiku laiendamisel kõrgemate sageduste suunas tuleks vähendada häälestusahela kadusid (kasutades õhudielektrilise ja keraamilise isolatsiooniga kondensaatorit C1-na, induktiivpoolid madalate kadudega). Lisaks peavad dioodid VD1 ja VD2 vastama sellele laiendatud sagedusvahemikule, vastasel juhul suureneb sageduse kasvades generaatori väljundpinge, mis on seletatav stabiliseerimisahela efektiivsuse vähenemisega.

Häälestamise hõlbustamiseks ühendatakse C 1-ga paralleelselt täiendav väikese võimsusega muutuv kondensaator (elektriline noonija) või kasutatakse häälestuskondensaatori külge mehaanilist noonust ülekandesuhtega 1:3 - 1:10.

Toimetaja käest. Selles konstruktsioonis saab BF199 transistoreid asendada kodumaistega - KT339 mis tahes täheindeksiga ja generaatori vahemiku laiendamisel kõrgemate sageduste suunas - KT640, KT642, KT643. Väljatransistori BFW11 asemel on lubatud paigaldada KP307G või KP312 ning transistori BC252S asemel sobib KT3107 indeksiga Zh, I, K või L. Mikrolainedetektori dioodid näiteks 2A201, 2A202A , saab kasutada dioodidena. Kui generaator töötab sagedustel, mis ei ületa 100 MHz, võib kasutada ka GD507A tüüpi dioode (koos takisti R11 takistuse korrigeerimisega). Lüliti SA1 - PGK. Takisti võimsus - 0,125 või 0,25 W.

Kondensaator C1 peab olema õhudielektrikuga ja nii staatori plaatide korpusest kui ka rootori plaatide teljelt keraamilise või kvartsist isolatsiooniga; Parem on piirata selle maksimaalset võimsust 50 pF-ni. Generaatoris kasutatavat tüüpi summuteid meie tööstus ei tooda. Selle asemel on lubatud kasutada automaatreguleerimise ahelas sujuvat regulaatorit ja väljundis U- või T-kujuliste linkidega tavalist astmesummutit.