Dakle, najvažniji blok svakog odašiljača je generator. Koliko stabilan i točan generator radi određuje hoće li netko moći uhvatiti odaslani signal i normalno ga primiti. Na internetu jednostavno postoji mnogo različitih sklopova za bugove koji koriste različite generatore. Sada sve ovo malo kategoriziramo.
Ocjene dijelova svih danih sklopova izračunate su uzimajući u obzir činjenicu da je radna frekvencija sklopa 60...110 MHz (odnosno, pokriva naš omiljeni VHF pojas).
"Klasici žanra".
Tranzistor je spojen prema krugu zajedničke baze. Otpornički razdjelnik napona R1-R2 stvara pomak radne točke na bazi. Kondenzator C3 usmjerava R2 na visokoj frekvenciji.
R3 je uključen u krug emitera da ograniči struju koja teče kroz tranzistor.
Kondenzator C1 i zavojnica L1 čine oscilatorni krug za podešavanje frekvencije.
Conder C2 osigurava pozitivnu povratnu spregu (POF) potrebnu za generiranje.
Mehanizam generiranja
Pojednostavljeni dijagram može se prikazati na sljedeći način:
Umjesto tranzistora stavili smo određeni "element s negativnim otporom". U biti, to je armaturni element. To jest, struja na njegovom izlazu veća je od struje na ulazu (pa je to nezgodno).
Na ulaz ovog elementa spojen je oscilatorni krug. Povratna veza se dovodi s izlaza elementa na isti oscilatorni krug (preko kondenzatora C2). Dakle, kada se struja na ulazu elementa povećava (kondenzator petlje se ponovno puni), struja na izlazu također raste. Kroz povratnu informaciju, vraća se natrag u oscilatorni krug - dolazi do "hranjenja". Kao rezultat toga, neprigušene oscilacije se talože u krugu.
Sve se pokazalo jednostavnijim od repe na pari (kao i uvijek).
Sorte
Na ogromnom Internetu također možete pronaći sljedeću implementaciju istog generatora:
Krug se naziva "kapacitivni tri točke". Princip rada je isti.
U svim ovim shemama, generirani signal može se ukloniti ili izravno iz kolektora VT 1, ili u tu svrhu koristiti spojnu zavojnicu spojenu na zavojnicu petlje.
Odabrao sam ovu shemu i preporučio vam je.
R1 – ograničava struju generatora
R2 – postavlja osnovni pomak
C1, L1 – oscilatorni krug
C2 – kondenzator PIC
Zavojnica L1 ima odvod na koji je spojen emiter tranzistora. Ova slavina ne bi trebala biti smještena točno u sredini, već bliže "hladnom" kraju svitka (to jest, onom koji je spojen na strujnu žicu). Osim toga, uopće ne možete napraviti slavinu, već namotati dodatnu zavojnicu, odnosno napraviti transformator:
Ove sheme su identične.
Mehanizam generiranja:
Da bismo razumjeli kako takav generator radi, pogledajmo drugi krug. U ovom slučaju, lijevi (prema dijagramu) namot će biti sekundarni, desni - primarni.
Kada se napon na gornjoj ploči C1 poveća (to jest, struja u sekundarnom namotu teče "gore"), otvarajući impuls se primjenjuje na bazu tranzistora kroz povratni kondenzator C2. To uzrokuje da tranzistor primjenjuje struju na primarni namot, a ta struja uzrokuje povećanje struje u sekundarnom namotu. Dolazi do nadopunjavanja energije. Općenito, sve je također prilično jednostavno.
Sorte.
Moje malo znanje: možete staviti diodu između zajedničke i baze:
Signal u svim tim krugovima uklanja se iz emitera tranzistora ili preko dodatne spojne zavojnice izravno iz kruga.
Push-pull generator za lijene
Najjednostavniji generatorski krug koji sam ikada vidio:
U ovom se krugu lako može uočiti sličnost s multivibratorom. Reći ću vam više - ovo je multivibrator. Samo umjesto krugova kašnjenja na kondenzatoru i otporniku (RC krug), ovdje se koriste induktori. Otpornik R1 postavlja struju kroz tranzistore. Osim toga, bez njega generacija jednostavno neće raditi.
Mehanizam generiranja:
Recimo da se VT1 otvori, struja kolektora VT1 teče kroz L1. U skladu s tim, VT2 je zatvoren, a struja otvorene baze VT1 teče kroz L2. Ali budući da je otpor zavojnica 100...1000 puta manji od otpora otpornika R1, tada do trenutka kada se tranzistor potpuno otvori, napon na njima pada na vrlo malu vrijednost i tranzistor se zatvara. Ali! Budući da je prije zatvaranja tranzistora velika struja kolektora tekla kroz L1, u trenutku zatvaranja dolazi do napona (samoindukcija emf), koji se dovodi u bazu VT2 i otvara ga. Sve počinje ispočetka, samo s drugim krakom generatora. I tako dalje…
Ovaj generator ima samo jednu prednost - jednostavnost proizvodnje. Ostalo su minusi.
Budući da nema jasnu vremensku vezu (oscilirajući krug ili RC krug), vrlo je teško izračunati frekvenciju takvog generatora. To će ovisiti o svojstvima korištenih tranzistora, naponu napajanja, temperaturi itd. Općenito, bolje je ne koristiti ovaj generator za ozbiljne stvari. Međutim, u mikrovalnom području koristi se prilično često.
Push-pull generator za vrijedne radnike
Drugi generator koji ćemo razmotriti također je push-pull generator. Međutim, sadrži oscilatorni krug, što njegove parametre čini stabilnijim i predvidljivijim. Iako je, u biti, također prilično jednostavan.
Što vidimo ovdje?
Iskusno oko (i ne baš iskusno) pronaći će u ovom krugu sličnosti s multivibratorom. E, to je tako!
Što je posebno u ovoj shemi? Da, jer zbog upotrebe push-pull sklopke omogućuje vam razvoj dvostruke snage, u usporedbi s krugovima 1-cikličnih generatora, pri istom naponu napajanja i pod uvjetom da se koriste isti tranzistori. Wow! Pa, općenito, ona nema gotovo nikakvih nedostataka :)
Mehanizam generiranja
Kada se kondenzator ponovno puni u jednom ili drugom smjeru, struja teče kroz jedan od povratnih kondenzatora do odgovarajućeg tranzistora. Tranzistor se otvara i dodaje energiju u "pravom" smjeru. To je sva mudrost.
Nisam vidio neku posebno sofisticiranu verziju ove sheme...
Sada malo kreativnosti.
Generator logičkih elemenata
Ako vam se korištenje tranzistora u generatoru čini zastarjelim ili glomaznim, ili neprihvatljivim iz vjerskih razloga, postoji izlaz! Umjesto tranzistora mogu se koristiti mikrosklopovi. Obično se koristi logika: elementi NE, I-NE, ILI-NE, rjeđe - Isključivo ILI. Općenito govoreći, potrebni su samo NE elementi, ostalo su ekscesi koji samo pogoršavaju parametre brzine generatora.
Vidimo užasnu shemu.
Kvadrati s rupom na desnoj strani su inverteri. Pa, ili – “elementi NE”. Rupa samo pokazuje da je signal invertiran.
Što je element NE sa stajališta banalne erudicije? Pa, to jest, sa stajališta analogne tehnologije? Tako je, ovo je pojačalo s obrnutim izlazom. Odnosno kada povećavajući se napon na ulazu pojačala, izlazni napon je proporcionalan smanjuje se. Strujni krug pretvarača može se prikazati otprilike ovako (pojednostavljeno):
Ovo je naravno prejednostavno. Ali ima istine u ovome.
No, to nam za sada nije toliko važno.
Dakle, pogledajmo krug generatora. Imamo:
Dva pretvarača (DD1.1, DD1.2)
Otpornik R1
Oscilatorni krug L1 C1
Imajte na umu da je titrajni krug u ovom krugu serijski. Odnosno, kondenzator i zavojnica nalaze se jedan pored drugog. Ali ovo je još uvijek oscilatorni krug, izračunava se pomoću istih formula i nije lošiji (ni bolji) od svog paralelnog dvojnika.
Početi ispočetka. Zašto nam je potreban otpornik?
Otpornik stvara negativnu povratnu spregu (NFB) između izlaza i ulaza elementa DD1.1. Ovo je neophodno kako bi se dobitak držao pod kontrolom - ovo je jedan, a također - kako bi se stvorila početna pristranost na ulazu elementa - ovo je dva. Detaljno ćemo pogledati kako to radi negdje u uputama o analognoj tehnologiji. Za sada shvatimo da se zahvaljujući ovom otporniku, na izlazu i ulazu elementa, u nedostatku ulaznog signala, uspostavlja napon jednak polovici napona napajanja. Točnije, aritmetička sredina napona logičke "nule" i "jedinice". Za sada nemojmo brinuti o tome, imamo još puno toga za napraviti...
Dakle, na jednom elementu dobili smo invertirajuće pojačalo. Odnosno pojačalo koje "okreće" signal naopako: ako je puno na ulazu, malo je na izlazu i obrnuto. Drugi element služi da ovo pojačalo bude neinvertirajuće. Odnosno, ponovno okreće signal. I u ovom obliku, pojačani signal se dovodi na izlaz, u oscilatorni krug.
Hajde, pogledajmo pažljivo oscilatorni krug? Kako je to omogućeno? Pravo! Spaja se između izlaza i ulaza pojačala. To jest, stvara pozitivne povratne informacije (POF). Kao što već znamo iz pregleda prethodnih generatora, POS je potreban za generator kao što je valerijana potrebna za mačku. Bez POS-a niti jedan generator ne može što? Tako je – uzbudite se. I počnite generirati...
Svatko vjerojatno zna ovu stvar: ako spojite mikrofon na ulaz pojačala i zvučnik na izlaz, tada kada mikrofon približite zvučniku, počinje gadno "zviždukanje". Ovo nije ništa više od generacije. Prebacujemo signal s izlaza pojačala na ulaz. Pojavljuje se POS. Kao rezultat toga, pojačalo počinje generirati.
Pa, ukratko, pomoću LC kruga, PIC se stvara u našem generatoru, što dovodi do pobude generatora na rezonantnoj frekvenciji oscilatornog kruga.
Pa, je li teško?
Ako(teško)
{
češemo (repu);
Pročitaj ponovno;
}
Sada razgovarajmo o vrstama takvih generatora.
Prvo, umjesto oscilirajućeg kruga možete uključiti kvarc. Rezultat je stabilizirani generator koji radi na frekvenciji kvarca:
Ako uključite oscilirajući krug umjesto otpornika u OS krug elementa DD1.1, možete pokrenuti generator pomoću kvarcnih harmonika. Da bi se dobio bilo koji harmonik, potrebno je da rezonantna frekvencija kruga bude blizu frekvencije ovog harmonika:
Ako je generator napravljen od I-NE ili NI-NE elemenata, tada ulazi ovih elemenata moraju biti paralelizirani i uključeni kao obični pretvarač. Ako koristimo isključivi ILI, tada je jedan od ulaza svakog elementa spojen na + napajanje.
Nekoliko riječi o mikro krugovima.
Poželjno je koristiti TTLSH logiku ili CMOS velike brzine.
TTLSH serija: K555, K531, KR1533
Na primjer, mikrokrug K1533LN1– 6 pretvarača.
CMOS serija: KR1554, KR1564(74 AC, 74 HC), na primjer – KR1554LN1
U krajnjem slučaju - stare dobre serije K155(TTL). Ali njegovi frekvencijski parametri ostavljaju mnogo za poželjeti, tako da se ne bih koristio ovom logikom.
Generatori o kojima se ovdje govori nisu sve s čime se možete susresti u ovom teškom životu. Ali poznavajući osnovne principe rada ovih generatora, bit će puno lakše razumjeti rad drugih, ukrotiti ih i natjerati da rade za vas :)
Sastoji se od 3,5 dijela i isporučuje nekoliko vata snage na frekvenciji od 400-500 megaherca, dovoljno da osvijetli uređaje s izbojem u plinu kao što su neonska svjetla, lagano opeče prste i informira o frekvencijskim mjeračima.
S pravim tranzistorima, razumijevanjem tehnika dizajna RF ploče i malo sreće, možete značajno ojačati ovaj dizajn, povećavajući snagu na 40-50 vata na istoj frekvenciji.
Tranzistori koji rade na takvim frekvencijama i snagama već se značajno razlikuju od trokrakih TO-247, TO-220 i drugih slučajeva poznatih mnogim čitateljima mog skromnog bloga, kao i od "cigli". Oblik njihovog pakiranja uvelike je određen ponašanjem signala na visokim frekvencijama. Obično je to kvadrat ili pravokutnik, karakteristične bijele boje, s pozlaćenim žicama prilično impresivne debljine smještenim na dvije ili četiri strane. Ovi tranzistori također koštaju znatno više od tranzistora pretvarača snage, a cijena raste proporcionalno i snazi i frekvenciji, te može doseći stotine dolara po komadu i više.
Za ovaj dizajn, RF tranzistor s oznakom MRF 6522-70 pažljivo je zalemljen s rastavljene ploče GSM bazne stanice. Kao što lako možete vidjeti iz podatkovne tablice, može proizvesti do 70 vata na frekvenciji od 900 megaherca. Međutim, da biste ga stavili u ovaj način rada, potrebno je prilično pažljivo dizajnirati ploču - svi ti zavoji staza karakteristični za visoke frekvencije, komadi folije koji nigdje nisu galvanski povezani i druge čudne smetnje koje se ne čine osobito smislenim, ali u činjenice koje utječu na ponašanje signala, već su potpuno neophodne. A na nižim snagama i frekvencijama možete ih zakucati i izraditi ploču banalnom metodom graviranja utora.
Nema temeljnih razlika u dizajnu od gore spomenutog. Možda se kao rezonator uzmu dvije bakrene trake određene duljine i veličine (razmak između njih, njihova širina i duljina određuju L i C rezonantnog kruga autooscilatora - oni su i induktivitet i kapacitet).
Generator troši 18 volti na ulazu sa strujom do 4 ampera i prilično zamjetno zagrijava radijator. Prisilno hlađenje je apsolutno neophodno za njegov rad, s obzirom na učinkovitost od 50-60%. Osim radijatora, prsti se prilično dobro zagrijavaju ako ih približite bakrenom rezonatoru. Princip zagrijavanja je ovdje isti kao kod hrane u mikrovalnoj pećnici (što uvjerljivo opovrgava besmislice o rezonancijskim pojavama u molekulama vode koje se navodno događaju na njezinoj radnoj frekvenciji). Zapalite li baklju na kraju rezonatora, ona će tamo uspješno ostati dugo vremena - mala užarena kugla plazme zamućenih rubova, promjera 3-5 milimetara.
Dijagram generatora je u prilogu:
Ali ono najzanimljivije, razlog zašto sam sve ovo uopće počeo pričati, jesu fenomeni koji se događaju kod razrijeđenih plinova na takvim frekvencijama. Ponašanje plazma užeta počinje se oštro razlikovati od standardnih zavoja karakterističnih za frekvencije desetaka i stotina kiloherca, koje sam ranije koristio (pri radu s kvalitetnim uređajem itd.). Dugo bi trajalo da se sve razlike opisuju tekstom; samo pogledajte galeriju slika i priložene videozapise. Najzanimljivije ponašanje su, naravno, ksenon, kripton i njihove mješavine s dodacima. Upečatljive kombinacije nijansi, oblika i pokreta stvaraju osjećaj da se u boci ili boci nalazi živo biće koje nam je stiglo ravno iz mitologije Lovecrafta ili nečeg sličnog. Pipci, sisaljke, oštri i istovremeno glatki pokreti, zelenkasto-sablasne nijanse izgledaju kao živa ilustracija za priče o Cthulhuu i drugim stanovnicima dubina.
Sva četiri videa su izuzetno vrijedna gledanja. Visoko preporučeno.
RadioMir 2008 br.9
Predloženi VF generator je pokušaj zamjene glomaznog industrijskog G4-18A manjim i pouzdanijim uređajem. Obično, prilikom popravka i postavljanja HF opreme, potrebno je "položiti" HF pojaseve pomoću LC krugova, provjeriti prolaz signala duž RF i IF staza, prilagoditi pojedine krugove rezonanciji itd. Osjetljivost, selektivnost, dinamički raspon i drugi važni parametri HF uređaja određeni su projektnim rješenjima strujnih krugova, tako da kućni laboratorij ne mora imati višenamjenski i skupi RF generator. Ako generator ima prilično stabilnu frekvenciju s "čistim sinusnim valom", onda je prikladan za radio amatera. Naravno, vjerujemo da laboratorijski arsenal uključuje i frekvencijski mjerač, RF voltmetar i tester. Nažalost, većina krugova HF HF generatora koje sam isprobao proizvela je vrlo izobličen sinusni val, koji se nije mogao poboljšati bez nepotrebnog kompliciranja kruga. VF generator, sastavljen prema shemi prikazanoj na slici 1, pokazao se vrlo dobrim (rezultat je bio gotovo čisti sinusni val u cijelom VF području). Dijagram je uzet kao osnova iz. U mom krugu, umjesto podešavanja krugova s varicapom, koristi se KPI, a indikatorski dio kruga se ne koristi.
Sl. 1 Krug RF generatora
Ovaj dizajn koristi varijabilni kondenzator tipa KPV-150 i malu sklopku PM raspona (11P1N). S ovim KPI (10...150 pF) i prigušnicama L2...L5 pokriven je dio VF područja od 1,7...30 MHz. Kako je rad na dizajnu napredovao, dodana su još tri kruga (L1, L6 i L7) u gornji i donji dio asortimana. U eksperimentima s KPI s kapacitetom do 250 pF, cijelo VF područje bilo je pokriveno s tri kruga. RF generator je sastavljen na tiskanoj pločici izrađenoj od laminata od stakloplastike folije debljine 2 mm i dimenzija 50x80 mm (slika 2). Tračnice i mjesta za pričvršćivanje izrezuju se nožem i rezačem. Folija oko dijelova se ne uklanja, već se koristi umjesto “mljevene”. Na slici tiskane pločice, radi jasnoće, ovi dijelovi folije nisu prikazani. Naravno, možete napraviti i tiskanu pločicu prikazanu na.
sl.2 Platiti
Cjelokupna konstrukcija generatora zajedno s napajanjem (posebna ploča sa stabilizatorom napona 9 V prema bilo kojem strujnom krugu) postavljena je na aluminijsku šasiju i smještena u metalno kućište odgovarajućih dimenzija. Koristio sam kasetu iz stare opreme dimenzija 130x150x90 mm. Na prednjoj ploči nalazi se gumb za promjenu raspona, gumb za podešavanje KPI-ja, RF konektor male veličine (50 Ohm) i LED indikator za uključivanje. Ako je potrebno, možete ugraditi regulator izlazne razine (varijabilni otpornik s otporom od 430...510 Ohma) i prigušivač s dodatnim priključkom, kao i graduiranu ljestvicu. Kao okviri zavojnica sklopa korišteni su unificirani sekcijski okviri MF i DV raspona iz zastarjelih radio prijamnika. Broj zavoja svake zavojnice ovisi o kapacitetu korištenog KPI-ja i u početku se uzima "s rezervom". Prilikom postavljanja ("polaganja" raspona) generatora, neki od zavoja su odmotani. Kontrola se provodi pomoću mjerača frekvencije. Induktor L7 ima feritnu jezgru M600-3 (NN) Š2,8x14. Zasloni se ne postavljaju na zavojnice kruga. Podaci o namotaju zavojnica, granice podopsega i izlazne razine RF generatora dani su u tablici.
| №№ | Raspon, MHz | Zavojnica | Broj zavoja | Žica (promjer, mm) | Okvir, jezgra | Izlazna razina, V |
| 1 | 80...30 | L1 | 5 | PEV-2 (1.0) | Bez okvira promjera 6 mm. L=12 mm | 0,4...0,6 |
| 2 | 31...16 | L2 | 12 | PEV-2 (0,6) | Promjer keramike 6 mm, L=12 mm | 1,1...1,2 |
| 3 | 18...8 | L3 | 3x15 | PEL (0,22) | Ujedinjeno 3-odjeljak |
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) | Ujedinjeno 4-odjeljak |
1,7...2,2 |
U krugu generatora, osim navedenih tranzistora, možete koristiti one s efektom polja KP303E(G), KP307 i bipolarne RF tranzistore BF324, 25S9015, BC557 itd. Preporučljivo je koristiti uvezene male spremnike za blokiranje. Spojni kondenzator C5 kapaciteta 4,7...6,8 pF - tipa KM, KT, KA s malim RF gubicima. Vrlo je poželjno koristiti kvalitetne (na kugličnim ležajevima) kao KPI, ali ih je malo. Regulirajući KPI tipa KPV s maksimalnim kapacitetom od 80 ... 150 pF su pristupačniji, ali se lako slome i imaju primjetnu "histerezu" pri rotaciji naprijed i natrag. Međutim, s krutom instalacijom, visokokvalitetnim dijelovima i zagrijavanjem generatora 10 ... 15 minuta, možete postići "pad" frekvencije ne više od 500 Hz na sat na frekvencijama od 20 ... 30 MHz (na stabilna sobna temperatura). Oblik signala i izlazna razina proizvedenog RF generatora provjereni su osciloskopom S1-64A. U završnoj fazi postavljanja, svi induktori (osim L1, koji je zalemljen na jednom kraju za tijelo) fiksirani su ljepilom u blizini prekidača raspona i KPI.
Književnost:
1. Kratkovalni GIR - Radio, 2006, br. 11, str. 72.
A. PERUTSKY, Bendery, Moldavija.
Ova knjiga govori o značajkama sklopovskih rješenja korištenih u stvaranju minijaturnih tranzistorskih radio odašiljačkih uređaja. U relevantnim poglavljima daju se podaci o principima rada i značajkama funkcioniranja pojedinih jedinica i kaskada, sheme spojeva, kao i drugi podaci potrebni za samostalnu konstrukciju jednostavnih radio odašiljača i radio mikrofona. Posebno poglavlje posvećeno je razmatranju praktičnih dizajna tranzistorskih mikrotransmitera za komunikacijske sustave kratkog dometa.
Knjiga je namijenjena početnicima radio amaterima zainteresiranim za značajke sklopovskih rješenja za jedinice i kaskade minijaturnih tranzistorskih radio odašiljačkih uređaja.
U prethodno razmatranim sklopnim rješenjima LC generatora kao aktivni element korišten je bipolarni tranzistor. Međutim, u razvoju minijaturnih radio odašiljača i radio mikrofona naširoko se koriste krugovi aktivnih elemenata izrađenih na tranzistorima s efektom polja. Glavna prednost tranzistora s efektom polja, koji se često nazivaju kanalni ili unipolarni, je njihov veliki ulazni otpor, usporediv s ulaznim otporom elektroničkih cijevi. Posebnu skupinu čine tranzistori s efektom polja s izoliranim vratima.
Za izmjeničnu struju tranzistor s efektom polja aktivnog elementa visokofrekventnog generatora može biti spojen sa zajedničkim izvorom, sa zajedničkim vratima ili sa zajedničkim odvodom. Pri razvoju mikrotransmitera češće se koriste sklopna rješenja kod kojih je tranzistor s efektom polja izmjenične struje spojen u krug sa zajedničkim odvodom. Ovaj spojni sklop za tranzistor s efektom polja sličan je spojnom krugu sa zajedničkim kolektorom za bipolarni tranzistor. U aktivnom elementu izrađenom od tranzistora s efektom polja spojenog u strujni krug sa zajedničkim odvodom, opterećenje je spojeno na sorsni krug tranzistora, a izlazni napon se uklanja sa sorsa u odnosu na sabirnicu šasije.
Naponsko pojačanje takvog stupnja, često nazivanog pratećim izvorom, blizu je jedinici, odnosno izlazni napon je gotovo jednak ulaznom naponu. U tom slučaju nema faznog pomaka između ulaznog i izlaznog signala. Pratioci izvora razlikuju se po relativno niskoj ulaznoj impedanciji s visokom ulaznom impedancijom. Osim toga, takve stupnjeve karakterizira niski ulazni kapacitet, što dovodi do povećanja ulaznog otpora na visokim frekvencijama.
Jedan od kriterija klasifikacije LC generatora temeljenih na tranzistorima s efektom polja, kao i generatora temeljenih na bipolarnim tranzistorima, je dizajn strujnog kruga pozitivne povratne sprege. Ovisno o primijenjenoj shemi sklopa PIC-a, takvi se generatori dijele na generatore s induktivnom spregom, kapacitivnom spregom i generatore s tri točke (tzv. trotočkaste). Kod induktivno spregnutih generatora pozitivni povratni krug između ulazne i izlazne elektrode tranzistora nastaje induktivnom spregom, a kod kapacitivno spregnutih generatora kapacitivnom spregom. Kod RF generatora s tri točke, koji se pak dijele na induktivne i kapacitivne s tri točke, rezonantni je krug povezan s aktivnim elementom u tri točke.
Treba priznati da su pri razvoju visokofrekventnih generatora za minijaturne radio-odašiljače posebno popularna sklopna rješenja s tranzistorima s efektom polja koja se temelje na korištenju induktivne trotočke (Hartleyjev krug). Činjenica je da je pri visokim frekvencijama složeni ulazni otpor tranzistora s efektom polja velik. Stoga tranzistor praktički ne šuntira rezonantni krug, odnosno nema nikakvog utjecaja na njegove parametre. Shematski dijagram jedne od varijanti visokofrekventnog LC generatora, izrađenog prema Hartleyevom krugu na tranzistoru s efektom polja spojenom preko izmjenične struje prema krugu sa zajedničkim odvodom, prikazan je na slici. 3.10.
Riža. 3.10. Shematski dijagram LC oscilatora baziranog na tranzistoru s efektom polja prema Hartleyevom krugu
U razmatranom krugu, aktivni element LC generatora je napravljen od tranzistora s efektom polja VT1, koji je povezan na izmjeničnu struju prema krugu sljedbenika izvora, odnosno sa zajedničkim odvodom. Odvodna elektroda tranzistora spojena je na sabirnicu kućišta preko kondenzatora C2. Rezonantni krug formiran je paralelno spojenim kondenzatorom za ugađanje C1 i induktorom L1, čiji parametri određuju frekvenciju generiranih oscilacija. Ovaj krug je spojen na krug vrata tranzistora s efektom polja VT1.
Oscilacije koje nastaju u rezonantnom krugu dovode se do vrata tranzistora VT1. S pozitivnim poluvalom ulaznog signala, odgovarajući pozitivan napon se primjenjuje na vrata, zbog čega se povećava vodljivost kanala i povećava struja odvoda. S negativnim poluvalom oscilacije, odgovarajući negativni napon se primjenjuje na vrata, zbog čega se smanjuje vodljivost kanala i smanjuje struja odvoda. Napon uzet sa elektrode izvora tranzistora VT1 dovodi se u rezonantni krug, odnosno na izlaz svitka L1, koji je u odnosu na izvor tranzistora spojen prema krugu autotransformatora za povećanje. Ovo uključivanje omogućuje povećanje koeficijenta prijenosa kruga pozitivne povratne sprege na potrebnu razinu, odnosno osigurava usklađenost s uvjetom ravnoteže amplitude. Ispunjenje uvjeta fazne ravnoteže osigurava se uključivanjem tranzistora VT1 prema krugu sa zajedničkim odvodom.
Usklađenost s uvjetima ravnoteže amplitude i ravnoteže faze dovodi do pojave stabilnih oscilacija na rezonantnoj frekvenciji oscilatornog kruga. U ovom slučaju, frekvencija generiranog signala može se promijeniti pomoću kondenzatora za ugađanje C1 titrajnog kruga. Izlazni signal koji generira generator uklanja se s elektrode izvora tranzistora s efektom polja VT1.
Pri projektiranju visokofrekventnih generatora za mikrotransmitere često se koriste sklopna rješenja s tranzistorima s efektom polja koja se temelje na uporabi kapacitivnog trotočka (Colpittsov sklop). Shematski dijagram jedne od varijanti visokofrekventnog LC generatora, izrađenog prema Colpittsovom krugu na tranzistoru s efektom polja spojenom preko izmjenične struje prema krugu sa zajedničkim odvodom, prikazan je na slici. 3.11.
Riža. 3.11. Shema LC generatora na bazi tranzistora s efektom polja prema Colpittsovom krugu
Aktivni element ovog LC generatora je tranzistor s efektom polja VT1, koji je spojen na izmjeničnu struju po krugu sa zajedničkim odvodom. U ovom slučaju, odvodna elektroda tranzistora je zatvorena na sabirnicu kućišta kroz kondenzator C5. Paralelni rezonantni krug čine induktor L1 i kondenzatori C1 - C4, čiji parametri određuju frekvenciju generiranih oscilacija. Ovaj krug je uključen u krug vrata tranzistora s efektom polja.
Oscilacije koje nastaju u rezonantnom krugu dovode se do vrata tranzistora VT1. Napon preuzet s izvorne elektrode tranzistora VT1 dovodi se kroz krug povratne sprege u rezonantni krug, odnosno na spojnu točku kondenzatora C3 i C4, tvoreći kapacitivni razdjelnik. Odabir odgovarajućih vrijednosti kapaciteta kondenzatora C3 i C4, kao i potrebnog omjera ovih vrijednosti, omogućuje vam odabir razine koeficijenta prijenosa pozitivnog povratnog kruga koji osigurava usklađenost s uvjetom ravnoteže amplitude. Ispunjenje uvjeta fazne ravnoteže osigurava se uključivanjem tranzistora VT1 prema krugu sa zajedničkim odvodom.
Usklađenost s uvjetima ravnoteže amplitude i ravnoteže faze osigurava pojavu stabilnih oscilacija na rezonantnoj frekvenciji oscilatornog kruga. U ovom slučaju, frekvencija generiranog signala može se promijeniti pomoću kondenzatora C2 (grubo ugađanje) i kondenzatora C1 (fino ugađanje). Izlazni signal s frekvencijom od oko 5 MHz, koji generira generator, uklanja se iz elektrode izvora tranzistora s efektom polja VT1.
Generator je samooscilirajući sustav koji generira impulse električne struje, u kojem tranzistor ima ulogu sklopnog elementa. U početku, od trenutka svog izuma, tranzistor je pozicioniran kao element pojačala. Predstavljanje prvog tranzistora dogodilo se 1947. godine. Predstavljanje tranzistora s efektom polja dogodilo se nešto kasnije - 1953. U generatorima impulsa igra ulogu sklopke i samo u generatorima izmjenične struje ostvaruje svoja pojačalačka svojstva, dok istovremeno sudjeluje u stvaranju pozitivne povratne veze za podršku oscilatorni proces.
Vizualna ilustracija podjele frekvencijskog raspona
Klasifikacija
Tranzistorski generatori imaju nekoliko klasifikacija:
- frekvencijskim rasponom izlaznog signala;
- prema vrsti izlaznog signala;
- prema principu rada.
Frekvencijski raspon je subjektivna vrijednost, ali za standardizaciju je prihvaćena sljedeća podjela frekvencijskog raspona:
- od 30 Hz do 300 kHz – niske frekvencije (LF);
- od 300 kHz do 3 MHz – prosječna frekvencija (MF);
- od 3 MHz do 300 MHz – visoke frekvencije (HF);
- iznad 300 MHz – ultravisoka frekvencija (mikrovalna).
Ovo je podjela frekvencijskog područja u području radio valova. Postoji audio frekvencijski raspon (AF) - od 16 Hz do 22 kHz. Stoga, želeći naglasiti frekvencijsko područje generatora, naziva se npr. HF ili LF generator. Frekvencije audio raspona također su podijeljene na HF, MF i LF.
Prema vrsti izlaznog signala generatori mogu biti:
- sinusoidni – za generiranje sinusoidnih signala;
- funkcionalni – za samoosciliranje signala posebnog oblika. Poseban slučaj je pravokutni generator impulsa;
- Generatori šuma su generatori širokog raspona frekvencija, kod kojih je u zadanom frekvencijskom području spektar signala ujednačen od donjeg do gornjeg dijela frekvencijskog odziva.
Prema principu rada generatora:
- RC generatori;
- LC generatori;
- Blokirajući generatori su generatori kratkih impulsa.
Zbog temeljnih ograničenja, RC oscilatori se obično koriste u niskofrekventnom i audio području, a LC oscilatori u visokofrekventnom području.
Strujni krug generatora
RC i LC sinusni generatori
Najjednostavniji način implementacije tranzistorskog generatora je kapacitivni krug s tri točke - Colpittsov generator (slika dolje).
Tranzistorski oscilatorski krug (Colpittsov oscilator)
U Colpittsovom krugu elementi (C1), (C2), (L) postavljaju frekvenciju. Preostali elementi su standardno ožičenje tranzistora kako bi se osigurao potreban DC način rada. Generator sastavljen prema induktivnom krugu s tri točke - Hartleyjev generator - ima isti jednostavan dizajn strujnog kruga (slika dolje).
Strujni krug induktivno spregnutog generatora u tri točke (Hartleyev generator)
U ovom krugu, frekvencija generatora određena je paralelnim krugom, koji uključuje elemente (C), (La), (Lb). Kondenzator (C) je neophodan za stvaranje pozitivne AC povratne veze.
Praktična implementacija takvog generatora je teža, jer zahtijeva prisutnost induktiviteta s slavinom.
Oba generatora samoosciliranja primarno se koriste u srednjim i visokim frekvencijskim područjima kao generatori nosivih frekvencija, u krugovima lokalnih oscilatora za podešavanje frekvencije i tako dalje. Regeneratori radijskih prijamnika također se temelje na generatorima oscilatora. Ova primjena zahtijeva visoku stabilnost frekvencije, tako da je krug gotovo uvijek dopunjen kvarcnim oscilacijskim rezonatorom.
Glavni generator struje koji se temelji na kvarcnom rezonatoru ima samooscilacije s vrlo visokom točnošću podešavanja vrijednosti frekvencije RF generatora. Milijarde postotka daleko su od granice. Radio regeneratori koriste samo kvarcnu stabilizaciju frekvencije.
Rad generatora u području niskofrekventne struje i zvučne frekvencije povezan je s poteškoćama u ostvarivanju visokih vrijednosti induktiviteta. Točnije, u dimenzijama potrebnog induktora.
Krug Pierce generatora je modifikacija Colpittsovog kruga, implementiran bez upotrebe induktiviteta (slika dolje).
Pierce generatorski krug bez uporabe induktiviteta
U Pierceovom krugu induktivitet je zamijenjen kvarcnim rezonatorom, čime se eliminira dugotrajni i glomazni induktor, a istodobno se ograničava gornji raspon oscilacija.
Kondenzator (C3) ne dopušta istosmjernoj komponenti prednapona baze tranzistora da prijeđe na kvarcni rezonator. Takav generator može generirati oscilacije do 25 MHz, uključujući audio frekvenciju.
Rad svih navedenih generatora temelji se na rezonantnim svojstvima oscilatornog sustava sastavljenog od kapaciteta i induktiviteta. U skladu s tim, frekvencija osciliranja određena je ocjenama ovih elemenata.
RC generatori struje koriste princip faznog pomaka u otporno-kapacitivnom krugu. Najčešće korišteni krug je fazni lanac (slika dolje).
Krug RC generatora s lancem za pomicanje faze
Elementi (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) vrše fazni pomak kako bi dobili pozitivnu povratnu spregu potrebnu za pojavu autooscilacija. Generacija se događa na frekvencijama za koje je fazni pomak optimalan (180 stupnjeva). Sklop za fazni pomak unosi jako slabljenje signala, pa takav sklop ima povećane zahtjeve za pojačanje tranzistora. Krug s Wienovim mostom manje je zahtjevan za parametre tranzistora (slika dolje).
Krug RC generatora s Bečkim mostom
Dvostruki Wien most u obliku slova T sastoji se od elemenata (C1), (C2), (R3) i (R1), (R2), (C3) i uskopojasni je filtar s usjecima podešen na frekvenciju osciliranja. Za sve ostale frekvencije tranzistor je prekriven dubokim negativnim spojem.
Generatori funkcionalne struje
Funkcionalni generatori su dizajnirani za generiranje slijeda impulsa određenog oblika (oblik se opisuje određenom funkcijom - otuda i naziv). Najčešći generatori su pravokutni (ako je omjer trajanja impulsa i perioda oscilacije ½, tada se ovaj niz naziva "meander"), trokutasti i pilasti impulsi. Najjednostavniji pravokutni generator impulsa je multivibrator, koji je predstavljen kao prvi krug za početnike radio amatera koji se sastavljaju vlastitim rukama (slika dolje).
Multivibratorski sklop - pravokutni generator impulsa
Posebna značajka multivibratora je da može koristiti gotovo sve tranzistore. Trajanje impulsa i pauza između njih određeno je vrijednostima kondenzatora i otpornika u baznim krugovima tranzistora (Rb1), Cb1) i (Rb2), (Cb2).
Frekvencija samoosciliranja struje može varirati od jedinica herca do desetaka kiloherca. HF autooscilacije se ne mogu realizirati na multivibratoru.
Generatori trokutastih (pilastih) impulsa, u pravilu, izgrađeni su na temelju generatora pravokutnih impulsa (master oscilator) dodavanjem korekcijskog lanca (slika dolje).
Krug generatora trokutastih impulsa
Oblik impulsa, blizak trokutastom, određen je naponom punjenja i pražnjenja na pločama kondenzatora C.
Generator blokade
Svrha blokirajućih generatora je generiranje snažnih strujnih impulsa sa strmim rubovima i niskim radnim ciklusom. Trajanje pauza između impulsa puno je duže od trajanja samih impulsa. Blokirajući generatori koriste se u uređajima za oblikovanje impulsa i uređajima za usporedbu, ali glavno područje primjene je glavni horizontalni oscilator skeniranja u uređajima za prikaz informacija koji se temelje na katodnim cijevima. Blokirajući generatori također se uspješno koriste u uređajima za pretvorbu energije.
Generatori na bazi tranzistora s efektom polja
Značajka tranzistora s efektom polja je vrlo visok ulazni otpor, čiji je redoslijed usporediv s otporom elektroničkih cijevi. Gore navedena sklopna rješenja su univerzalna, jednostavno su prilagođena za korištenje različitih vrsta aktivnih elemenata. Colpitts, Hartley i drugi generatori, izrađeni na tranzistoru s efektom polja, razlikuju se samo u nominalnim vrijednostima elemenata.
Krugovi za podešavanje frekvencije imaju iste odnose. Za generiranje HF oscilacija donekle je poželjniji jednostavan generator napravljen na tranzistoru s efektom polja koji koristi induktivni krug u tri točke. Činjenica je da tranzistor s efektom polja, koji ima veliki ulazni otpor, praktički nema ranžirni učinak na induktivitet, pa će stoga visokofrekventni generator raditi stabilnije.
Generatori buke
Značajka generatora buke je ujednačenost frekvencijskog odziva u određenom rasponu, odnosno amplituda oscilacija svih frekvencija uključenih u određeno područje je ista. Generatori buke koriste se u mjernoj opremi za procjenu frekvencijskih karakteristika staze koja se ispituje. Generatori audio šuma često su dopunjeni korektorom frekvencijskog odziva za prilagodbu subjektivnoj glasnoći za ljudski sluh. Ova buka se naziva "siva".
Video
Postoji još nekoliko područja u kojima je korištenje tranzistora teško. Ovo su moćni mikrovalni generatori u radarskim primjenama i tamo gdje su potrebni posebno snažni visokofrekventni impulsi. Snažni mikrovalni tranzistori još nisu razvijeni. U svim ostalim područjima, velika većina oscilatora izrađena je u potpunosti s tranzistorima. Nekoliko je razloga za to. Prvo, dimenzije. Drugo, potrošnja energije. Treće, pouzdanost. Povrh toga, tranzistore je, zbog prirode njihove strukture, vrlo lako minijaturizirati.
