Radioamateurs hebben verschillende radiosignalen nodig. Hiervoor is de aanwezigheid van een laagfrequente en hoogfrequente generator vereist. Dit type apparaat wordt vanwege zijn ontwerp vaak een transistorgenerator genoemd.

Aanvullende informatie. Een stroomgenerator is een zelfoscillerend apparaat dat is gemaakt en gebruikt om elektrische energie in een netwerk op te wekken of om met een bepaald rendement het ene type energie in het andere om te zetten.

Zelf-oscillerende transistorapparaten

De transistorgenerator is verdeeld in verschillende typen:

• volgens het frequentiebereik van het uitgangssignaal;
• op type gegenereerd signaal;
• volgens het actie-algoritme.

Het frequentiebereik is meestal verdeeld in de volgende groepen:

• 30 Hz-300 kHz – laag bereik, aangeduid als laag;
• 300 kHz-3 MHz – middenbereik, aangeduid als middenbereik;
• 3-300 MHz – hoog bereik, aangeduid als HF;
• meer dan 300 MHz – ultrahoog bereik, aangewezen magnetron.

Dit is hoe radioamateurs de bereiken verdelen. Voor audiofrequenties gebruiken ze het bereik 16 Hz - 22 kHz en verdelen dit ook in lage, midden en hoge groepen. Deze frequenties zijn aanwezig in elke geluidsontvanger voor huishoudelijk gebruik.

De volgende indeling is gebaseerd op het type signaaluitvoer:

• sinusoïdaal – een signaal wordt sinusoïdaal afgegeven;
• functioneel – de uitgangssignalen hebben een speciaal gespecificeerde vorm, bijvoorbeeld rechthoekig of driehoekig;
• ruisgenerator – aan de uitgang wordt een uniform frequentiebereik waargenomen; bereik kan variëren afhankelijk van de behoeften van de consument.

Transistorversterkers verschillen in hun werkingsalgoritme:

• RC – belangrijkste toepassingsgebied – laag bereik en audiofrequenties;
• LC – belangrijkste toepassingsgebied – hoge frequenties;
• Blokkeeroscillator - gebruikt om pulssignalen met een hoge inschakelduur te produceren.

Afbeelding op elektrische schema's

Laten we eerst eens kijken naar het verkrijgen van een sinusvormig signaaltype. De bekendste transistoroscillator van dit type is de Colpitts-oscillator. Dit is een hoofdoscillator met één inductantie en twee in serie geschakelde condensatoren. Het wordt gebruikt om de vereiste frequenties te genereren. De overige elementen zorgen voor de vereiste bedrijfsmodus van de transistor bij gelijkstroom.

Aanvullende informatie. Edwin Henry Colpitz was begin vorige eeuw hoofd innovatie bij Western Electric. Hij was een pionier in de ontwikkeling van signaalversterkers. Voor het eerst produceerde hij een radiotelefoon waarmee gesprekken over de Atlantische Oceaan mogelijk waren.

De Hartley-masteroscillator is ook algemeen bekend. Het is, net als het Colpitts-circuit, vrij eenvoudig te monteren, maar vereist een afgetakte inductie. In het Hartley-circuit produceren één condensator en twee in serie geschakelde inductoren opwekking. Het circuit bevat ook een extra capaciteit om positieve feedback te verkrijgen.

Het belangrijkste toepassingsgebied van de hierboven beschreven apparaten zijn midden- en hoge frequenties. Ze worden gebruikt om draaggolffrequenties te verkrijgen en om elektrische oscillaties met laag vermogen te genereren. Ontvangstapparaten van huishoudelijke radiostations maken ook gebruik van oscillatiegeneratoren.

Alle genoemde toepassingen tolereren geen onstabiele ontvangst. Om dit te doen, wordt een ander element in het circuit geïntroduceerd: een kwartsresonator van zelfoscillaties. In dit geval wordt de nauwkeurigheid van de hoogfrequente generator bijna standaard. Het bereikt een miljoenste van een procent. In ontvangstapparaten van radio-ontvangers wordt kwarts uitsluitend gebruikt om de ontvangst te stabiliseren.

Wat laagfrequente en geluidsgeneratoren betreft, is er hier sprake van een zeer ernstig probleem. Om de afstemnauwkeurigheid te vergroten, is een toename van de inductantie vereist. Maar een toename van de inductie leidt tot een toename van de spoelgrootte, wat een grote invloed heeft op de afmetingen van de ontvanger. Daarom werd een alternatief Colpitts-oscillatorcircuit ontwikkeld: de Pierce laagfrequente oscillator. Er zit geen inductie in en in plaats daarvan wordt een zelfoscillerende kwartsresonator gebruikt. Bovendien kunt u met de kwartsresonator de bovengrens van oscillaties afsnijden.

In een dergelijk circuit verhindert de capaciteit dat de constante component van de basisvoorspanning van de transistor de resonator bereikt. Hier kunnen signalen tot 20-25 MHz, inclusief audio, worden gegenereerd.

De prestaties van alle beschouwde apparaten zijn afhankelijk van de resonantie-eigenschappen van het systeem dat bestaat uit capaciteiten en inductanties. Hieruit volgt dat de frequentie wordt bepaald door de fabriekskarakteristieken van de condensatoren en spoelen.

Belangrijk! Een transistor is een element gemaakt uit een halfgeleider. Het heeft drie uitgangen en kan een grote stroom aan de uitgang regelen vanuit een klein ingangssignaal. De kracht van de elementen varieert. Wordt gebruikt om elektrische signalen te versterken en te schakelen.

Aanvullende informatie. De presentatie van de eerste transistor vond plaats in 1947. Zijn afgeleide, de veldeffecttransistor, verscheen in 1953. In 1956 De Nobelprijs voor de Natuurkunde werd toegekend voor de uitvinding van de bipolaire transistor. In de jaren 80 van de vorige eeuw werden vacuümbuizen volledig uit de radio-elektronica verdrongen.

Functie transistorgenerator

Functionele generatoren op basis van zelfoscillatietransistors zijn uitgevonden om methodisch herhalende pulssignalen van een bepaalde vorm te produceren. Hun vorm wordt bepaald door de functie (hierdoor verscheen de naam van de hele groep vergelijkbare generatoren).

Er zijn drie hoofdtypen impulsen:

• rechthoekig;
• driehoekig;
• zaagtand.

Een multivibrator wordt vaak genoemd als voorbeeld van de eenvoudigste LF-producent van rechthoekige signalen. Het heeft het eenvoudigste circuit voor doe-het-zelf-montage. Radio-elektronica-ingenieurs beginnen vaak met de implementatie ervan. Het belangrijkste kenmerk is de afwezigheid van strikte eisen voor de classificaties en vorm van transistors. Dit gebeurt vanwege het feit dat de duty-cycle in een multivibrator wordt bepaald door de capaciteiten en weerstanden in het elektrische circuit van transistors. De frequentie op de multivibrator varieert van 1 Hz tot enkele tientallen kHz. Het is onmogelijk om hier hoogfrequente oscillaties te organiseren.

Het verkrijgen van zaagtand- en driehoekige signalen gebeurt door een extra circuit toe te voegen aan een standaardcircuit met rechthoekige pulsen aan de uitgang. Afhankelijk van de kenmerken van deze extra keten worden rechthoekige pulsen omgezet in driehoekige of zaagtandpulsen.

Blokkeergenerator

In de kern is het een versterker die is samengesteld op basis van in één fase gerangschikte transistors. Het toepassingsgebied is smal - een bron van indrukwekkende, maar van voorbijgaande aard (duur van duizendsten tot enkele tientallen microseconden) pulssignalen met grote inductieve positieve feedback. De duty-cycle is meer dan 10 en kan in relatieve waarden enkele tienduizenden bereiken. Er is een serieuze scherpte van de fronten, die qua vorm vrijwel niet verschillen van geometrisch regelmatige rechthoeken. Ze worden gebruikt in de schermen van kathodestraalapparaten (kinescoop, oscilloscoop).

Pulsgeneratoren op basis van veldeffecttransistors

Het belangrijkste verschil tussen veldeffecttransistoren is dat de ingangsweerstand vergelijkbaar is met de weerstand van elektronische buizen. Colpitts- en Hartley-circuits kunnen ook worden samengesteld met behulp van veldeffecttransistors, alleen de spoelen en condensatoren moeten worden geselecteerd met de juiste technische kenmerken. Anders zullen veldeffecttransistorgeneratoren niet werken.

De circuits die de frequentie instellen, zijn onderworpen aan dezelfde wetten. Voor de productie van hoogfrequente pulsen is een conventioneel apparaat dat is samengesteld uit veldeffecttransistors beter geschikt. De veldeffecttransistor omzeilt de inductantie in de circuits niet, waardoor de RF-signaalgeneratoren stabieler werken.

Regeneratoren

Het LC-circuit van de generator kan worden vervangen door een actieve en negatieve weerstand toe te voegen. Dit is een regeneratieve manier om een ​​versterker te verkrijgen. Dit circuit heeft positieve feedback. Hierdoor worden verliezen in het oscillatiecircuit gecompenseerd. Het beschreven circuit wordt geregenereerd genoemd.

Geluidsgenerator

Het belangrijkste verschil zijn de uniforme kenmerken van lage en hoge frequenties in het vereiste bereik. Dit betekent dat de amplituderespons van alle frequenties in dit bereik niet verschillend zal zijn. Ze worden voornamelijk gebruikt in meetapparatuur en in de militaire industrie (vooral vliegtuigen en raketten). Bovendien wordt de zogenaamde “grijze” ruis gebruikt om geluid door het menselijk oor waar te nemen.

Eenvoudige doe-het-zelf-geluidsgenerator

Laten we het eenvoudigste voorbeeld bekijken: de brulapen. Je hebt maar vier elementen nodig: een filmcondensator, 2 bipolaire transistors en een weerstand voor afstelling. De belasting zal een elektromagnetische zender zijn. Een eenvoudige 9V-batterij is voldoende om het apparaat van stroom te voorzien. De werking van de schakeling is eenvoudig: de weerstand stelt de bias in op de basis van de transistor. Feedback vindt plaats via de condensator. De afstemweerstand verandert de frequentie. De belasting moet een hoge weerstand hebben.

Met alle soorten, maten en ontwerpen van de beschouwde elementen zijn krachtige transistors voor ultrahoge frequenties nog niet uitgevonden. Daarom worden generatoren op basis van zelfoscillatietransistors voornamelijk gebruikt voor de lage en hoge frequentiebereiken.

Video

Hoogfrequente generatoren worden gebruikt om elektrische stroomoscillaties te genereren in het frequentiebereik van enkele tientallen kilohertz tot honderden megahertz. Dergelijke apparaten worden gemaakt met behulp van LC-oscillatiecircuits of kwartsresonatoren, die elementen zijn voor het instellen van de frequentie. De werkpatronen blijven hetzelfde. In sommige circuits zijn de harmonische oscillatiecircuits vervangen.

HF-generator

Het apparaat voor het stoppen van de elektriciteitsmeter wordt gebruikt om huishoudelijke elektrische apparaten van stroom te voorzien. De uitgangsspanning is 220 volt, het stroomverbruik is 1 kilowatt. Als het apparaat componenten met krachtigere eigenschappen gebruikt, kunnen er krachtigere apparaten van worden voorzien.

Zo'n apparaat wordt aangesloten op een huishoudelijk stopcontact en levert stroom aan de consumentenbelasting. Het elektrische bedradingsschema is niet onderhevig aan wijzigingen. Het is niet nodig om het aardingssysteem aan te sluiten. De meter werkt, maar houdt rekening met ongeveer 25% van de netwerkenergie.

De actie van het stopapparaat is om de belasting niet op de netvoeding aan te sluiten, maar op de condensator. De lading van deze condensator valt samen met de sinusoïde van de netwerkspanning. Het opladen vindt plaats in hoogfrequente pulsen. De stroom die consumenten uit het netwerk verbruiken, bestaat uit hoogfrequente pulsen.

Meters (elektronisch) hebben een omzetter die niet gevoelig is voor hoge frequenties. Daarom wordt door de meter met een negatieve fout rekening gehouden met het energieverbruik van het pulstype.

Apparaatdiagram

De belangrijkste componenten van het apparaat: gelijkrichter, capaciteit, transistor. De condensator is in een serieschakeling verbonden met een gelijkrichter. Wanneer de gelijkrichter werkzaamheden aan de transistor uitvoert, wordt deze op een gegeven moment opgeladen tot de grootte van de netspanning.

Het opladen gebeurt met frequentiepulsen van 2 kHz. Bij belasting en capaciteit ligt de spanning bij 220 volt dicht bij de sinus. Om de stroom van de transistor tijdens de oplaadperiode van de capaciteit te beperken, wordt een weerstand gebruikt die in een serieschakeling met de schakelcascade is verbonden.

De generator is gemaakt op logische elementen. Het produceert pulsen van 2 kHz met een amplitude van 5 volt. De signaalfrequentie van de generator wordt bepaald door de eigenschappen van de elementen C2-R7. Dergelijke eigenschappen kunnen worden gebruikt om de maximale fout in de boekhouding van het energieverbruik te configureren. De pulsmaker wordt gemaakt op transistoren T2 en T3. Het is ontworpen om de T1-sleutel te bedienen. De pulsmaker is zo ontworpen dat transistor T1 begint te verzadigen wanneer hij open is. Daarom verbruikt het weinig stroom. Transistor T1 sluit ook.

De gelijkrichter, transformator en andere elementen zorgen voor de voeding aan de lage kant van het circuit. Deze voeding werkt op 36 V voor de generatorchip.

Controleer eerst de voeding afzonderlijk van het laagspanningscircuit. Het apparaat moet een stroomsterkte produceren van meer dan 2 ampère en een spanning van 36 volt, 5 volt voor een generator met laag vermogen. Vervolgens wordt de generator opgesteld. Om dit te doen, schakelt u het stroomgedeelte uit. Uit de generator moeten pulsen komen met een grootte van 5 volt en een frequentie van 2 kilohertz. Voor afstemming selecteert u condensatoren C2 en C3.

Bij het testen moet de pulsgenerator een pulsstroom op de transistor leveren van ongeveer 2 ampère, anders valt de transistor uit. Om deze toestand te controleren, schakelt u de shunt in terwijl het stroomcircuit is uitgeschakeld. De pulsspanning op de shunt wordt gemeten met een oscilloscoop op een draaiende generator. Op basis van de berekening wordt de huidige waarde berekend.

Controleer vervolgens het voedingsgedeelte. Herstel alle circuits volgens het diagram. De condensator wordt uitgeschakeld en er wordt een lamp gebruikt in plaats van de belasting. Bij het aansluiten van het apparaat moet de spanning tijdens normaal gebruik van het apparaat 120 volt zijn. De oscilloscoop toont de belastingsspanning in pulsen met een door de generator bepaalde frequentie. De pulsen worden gemoduleerd door de sinusspanning van het netwerk. Bij weerstand R6 - gelijkgerichte spanningspulsen.

Als het apparaat goed werkt, wordt capaciteit C1 ingeschakeld, waardoor de spanning toeneemt. Met een verdere vergroting van de container bereikt C1 220 volt. Tijdens dit proces moet u de temperatuur van transistor T1 controleren. Bij een sterke opwarming bij lage belasting bestaat het gevaar dat deze niet in de verzadigingsmodus komt of niet volledig is gesloten. Dan moet je het creëren van impulsen configureren. In de praktijk wordt een dergelijke verwarming niet waargenomen.

Als resultaat wordt de belasting aangesloten op zijn nominale waarde, en wordt bepaald dat de capaciteit Cl een zodanige waarde heeft dat er een spanning van 220 volt voor de belasting ontstaat. Capaciteit C1 wordt zorgvuldig gekozen, beginnend met kleine waarden, omdat het vergroten van de capaciteit de stroom van transistor T1 sterk vergroot. De amplitude van de stroompulsen wordt bepaald door de oscilloscoop in een parallelschakeling aan te sluiten op weerstand R6. De pulsstroom zal niet stijgen boven wat is toegestaan ​​voor een bepaalde transistor. Indien nodig wordt de stroom beperkt door de weerstandswaarde van weerstand R6 te vergroten. De optimale oplossing zou zijn om de kleinste capaciteitsgrootte van condensator C1 te kiezen.

Met deze radiocomponenten is het apparaat ontworpen om 1 kilowatt te verbruiken. Om het stroomverbruik te verhogen, moet u krachtigere vermogenselementen van de transistorschakelaar en gelijkrichter gebruiken.

Wanneer consumenten uitgeschakeld zijn, verbruikt het apparaat behoorlijk wat stroom, waar de meter rekening mee houdt. Daarom is het beter om dit apparaat uit te schakelen als de belasting is uitgeschakeld.

Werkingsprincipe en ontwerp van een halfgeleider RF-generator

Hoogfrequente generatoren worden gemaakt op een veelgebruikt circuit. De verschillen tussen de generatoren liggen in het RC-emittercircuit, dat de stroommodus voor de transistor instelt. Om feedback in het generatorcircuit te genereren, wordt een terminaluitgang gecreëerd vanaf de inductieve spoel. RF-generatoren zijn instabiel door de invloed van de transistor op de oscillaties. De eigenschappen van de transistor kunnen veranderen als gevolg van temperatuurschommelingen en potentiaalverschillen. Daarom blijft de resulterende frequentie niet constant, maar “zweeft”.

Om te voorkomen dat de transistor de frequentie beïnvloedt, is het noodzakelijk om de verbinding van het oscillatiecircuit met de transistor tot een minimum te beperken. Om dit te doen, moet u de grootte van de containers verkleinen. De frequentie wordt beïnvloed door veranderingen in de belastingsweerstand. Daarom moet u een repeater aansluiten tussen de belasting en de generator. Om spanning op de generator aan te sluiten, worden permanente voedingen met kleine spanningspulsen gebruikt.

Generatoren gemaakt volgens het hierboven weergegeven circuit hebben maximale kenmerken en worden erop gemonteerd. In veel oscillatorcircuits wordt het RF-uitgangssignaal via een kleine condensator uit het oscillerende circuit gehaald, evenals uit de elektroden van de transistor. Hier moet er rekening mee worden gehouden dat de hulpbelasting van het oscillatiecircuit zijn eigenschappen en werkingsfrequentie verandert. Deze eigenschap wordt vaak gebruikt om verschillende fysieke grootheden te meten en om technologische parameters te controleren.

Dit diagram toont een gemodificeerde hoogfrequente oscillator. De feedbackwaarde en de beste excitatieomstandigheden worden geselecteerd met behulp van capaciteitselementen.

Van het totale aantal generatorcircuits vallen varianten met schokbekrachtiging op. Ze werken door het oscillatiecircuit met een sterke impuls te bekrachtigen. Als gevolg van de elektronische impact worden in de schakeling gedempte oscillaties langs een sinusoïdale amplitude gevormd. Deze verzwakking treedt op als gevolg van verliezen in het harmonische oscillatiecircuit. De snelheid van dergelijke oscillaties wordt berekend door de kwaliteitsfactor van het circuit.

Het RF-uitgangssignaal zal stabiel zijn als de pulsen een hoge frequentie hebben. Dit type generator is de oudste van alle beschouwde.

Buis RF-generator

Om plasma met bepaalde parameters te verkrijgen, is het noodzakelijk om de vereiste waarde aan de vermogensontlading te geven. Voor plasma-emitters, waarvan de werking gebaseerd is op een hoogfrequente ontlading, wordt een voedingscircuit gebruikt. Het diagram wordt weergegeven in de figuur.

Zet op lampen elektrische gelijkstroomenergie om in wisselstroom. Het belangrijkste element van de werking van de generator was een elektronenbuis. In ons schema zijn dit GU-92A-tetrodes. Dit apparaat is een elektronenbuis met vier elektroden: anode, afschermingsrooster, stuurrooster, kathode.

Het stuurrooster, dat een hoogfrequent signaal met lage amplitude ontvangt, sluit een deel van de elektronen wanneer het signaal wordt gekenmerkt door een negatieve amplitude, en verhoogt de stroom aan de anode wanneer het signaal positief is. Het afschermingsrooster creëert een focus van de elektronenstroom, verhoogt de versterking van de lamp en vermindert de capaciteit van de doorgang tussen het stuurrooster en de anode in vergelijking met het systeem met drie elektroden met honderden keren. Dit vermindert de uitgangsfrequentievervorming van de buis bij gebruik op hoge frequenties.

De generator bestaat uit circuits:

1. Gloeidraadcircuit met laagspanningsvoeding.
2. Besturingsroosterexcitatie en stroomcircuit.
3. Schermraster stroomcircuit.
4. Anodecircuit.

Tussen de antenne en de generatoruitgang bevindt zich een RF-transformator. Het is ontworpen om stroom van de generator naar de emitter over te dragen. De belasting van het antennecircuit is niet gelijk aan het maximale vermogen dat van de generator wordt afgenomen. Door matching kan een efficiëntie van de vermogensoverdracht van de eindtrap van de versterker naar de antenne worden bereikt. Het aanpassingselement is een capacitieve verdeler in het anodecircuitcircuit.

Een transformator kan als bijpassend element fungeren. De aanwezigheid ervan is noodzakelijk in verschillende aanpassingscircuits, omdat zonder een transformator geen hoogspanningsisolatie kan worden bereikt.

Schrijf opmerkingen, aanvullingen op het artikel, misschien heb ik iets gemist. Kijk eens, ik zal blij zijn als je iets anders nuttigs over de mijne vindt.

RadioMir 2008 nr. 9

De voorgestelde RF-generator is een poging om de omvangrijke industriële G4-18A te vervangen door een kleiner en betrouwbaarder apparaat. Meestal is het bij het repareren en instellen van HF-apparatuur noodzakelijk om HF-banden te "leggen" met behulp van LC-circuits, de signaaldoorgang langs de RF- en IF-paden te controleren, individuele circuits aan te passen aan resonantie, enz. Gevoeligheid, selectiviteit, dynamisch bereik en andere belangrijke parameters van HF-apparaten worden bepaald door het circuitontwerp, dus het is niet nodig dat een thuislaboratorium over een multifunctionele en dure RF-generator beschikt. Als de generator een redelijk stabiele frequentie heeft met een “zuivere sinusgolf”, dan is deze geschikt voor een radioamateur. Uiteraard zijn wij van mening dat het arsenaal van het laboratorium ook een frequentiemeter, een RF-voltmeter en een tester omvat. Helaas produceerden de meeste HF HF-generatorcircuits die ik probeerde een zeer vervormde sinusgolf, die niet kon worden verbeterd zonder het circuit onnodig ingewikkeld te maken. De HF-generator, samengesteld volgens de schakeling van figuur 1, bleek zeer goed te zijn (het resultaat was een vrijwel zuivere sinusgolf over het gehele HF-bereik). Het diagram is als basis genomen. In mijn circuit wordt in plaats van de circuits aan te passen met een varicap, een KPI gebruikt en wordt het indicatorgedeelte van het circuit niet gebruikt.

Afb.1 RF-generatorcircuit

Dit ontwerp maakt gebruik van een variabele condensator van het type KPV-150 en een kleine PM-bereikschakelaar (11P1N). Met deze KPI (10...150 pF) en inductoren L2...L5 wordt het HF-bereik van 1,7...30 MHz afgedekt. Naarmate het werk aan het ontwerp vorderde, werden er nog drie circuits (L1, L6 en L7) toegevoegd aan de bovenste en onderste secties van de serie. In experimenten met KPI's met een capaciteit tot 250 pF werd het gehele HF-bereik gedekt door drie circuits. De HF-generator is gemonteerd op een printplaat gemaakt van glasvezelfolielaminaat van 2 mm dik en 50x80 mm groot (Fig. 2). De rails en montagepunten worden uitgesneden met een mes en een cutter. De folie rondom de onderdelen wordt niet verwijderd, maar gebruikt in plaats van “geslepen”. In de figuur van de printplaat zijn deze gedeelten van de folie voor de duidelijkheid niet weergegeven. Uiteraard kunt u ook de printplaat maken die hier afgebeeld is.

Afb.2 Betalen

De gehele structuur van de generator, samen met de voeding (een apart bord met een 9 V-spanningsstabilisator volgens elk circuit) wordt op een aluminium chassis geplaatst en in een metalen behuizing van geschikte afmetingen geplaatst. Ik gebruikte een cassette van een oud apparaat met afmetingen van 130x150x90 mm. Op het voorpaneel bevinden zich een bereikschakelknop, een KPI-instelknop, een kleine RF-connector (50 Ohm) en een LED-indicator voor verbinding met het netwerk. Indien nodig kunt u een uitgangsniveauregelaar (variabele weerstand met een weerstand van 430...510 Ohm) en een verzwakker met een extra connector installeren, evenals een schaalverdeling. Uniforme sectionele frames van de MF- en DV-reeksen van verouderde radio-ontvangers werden gebruikt als de frames van de circuitspoelen. Het aantal windingen van elke spoel is afhankelijk van de capaciteit van de gebruikte KPI en wordt in eerste instantie “met reserve” afgenomen. Bij het opzetten ("leggen" van de bereiken) van de generator worden sommige windingen afgewikkeld. De controle wordt uitgevoerd met behulp van een frequentiemeter. Inductor L7 heeft een ferrietkern M600-3 (NN) Ø2,8x14. Schermen worden niet op circuitspoelen geïnstalleerd. De wikkelgegevens van de spoelen, de grenzen van de deelbereiken en de uitgangsniveaus van de RF-generator staan ​​in de tabel.

In het generatorcircuit kunt u, naast de aangegeven transistors, veldeffect-transistors KP303E(G), KP307 en bipolaire RF-transistors BF324, 25S9015, BC557, enz. gebruiken. Het is raadzaam om geïmporteerde kleine blokkeercontainers te gebruiken. Koppelcondensator C5 met een capaciteit van 4,7...6,8 pF - type KM, KT, KA met lage RF-verliezen. Het is zeer wenselijk om hoogwaardige (op kogellagers) te gebruiken als KPI’s, maar deze zijn schaars. Regelende KPI's van het KPV-type met een maximale capaciteit van 80...150 pF zijn toegankelijker, maar breken gemakkelijk en hebben een merkbare “hysteresis” bij het vooruit en achteruit draaien. Met een rigide installatie, hoogwaardige onderdelen en het gedurende 10...15 minuten opwarmen van de generator kunt u echter een frequentiedaling van niet meer dan 500 Hz per uur bereiken bij frequenties van 20...30 MHz (bij een stabiele kamertemperatuur). De signaalvorm en het uitgangsniveau van de vervaardigde RF-generator werden gecontroleerd met behulp van een S1-64A-oscilloscoop. In de laatste fase van de aanpassing worden alle inductoren (behalve L1, die aan één uiteinde aan het lichaam is gesoldeerd) met lijm bevestigd nabij de bereikschakelaar en KPI.

Literatuur:
1. Kortegolf GIR - Radio, 2006, nr. 11, blz. 72.

A. PERUTSKY, Bendery, Moldavië.

Een generator is een zelf-oscillerend systeem dat elektrische stroompulsen opwekt, waarbij de transistor de rol van schakelelement speelt. Aanvankelijk werd de transistor vanaf het moment van zijn uitvinding gepositioneerd als een versterkend element. De presentatie van de eerste transistor vond plaats in 1947. De presentatie van de veldeffecttransistor vond iets later plaats - in 1953. Bij pulsgeneratoren speelt hij de rol van een schakelaar en alleen bij wisselstroomgeneratoren realiseert hij zich zijn versterkende eigenschappen, terwijl hij tegelijkertijd deelneemt aan het creëren van positieve feedback ter ondersteuning het oscillerende proces.

Een visuele illustratie van de verdeling van het frequentiebereik

Classificatie

Transistorgeneratoren hebben verschillende classificaties:

• per frequentiebereik van het uitgangssignaal;
• per type uitgangssignaal;
• volgens het werkingsprincipe.

Het frequentiebereik is een subjectieve waarde, maar voor standaardisatie wordt de volgende indeling van het frequentiebereik geaccepteerd:

• van 30 Hz tot 300 kHz – lage frequentie (LF);
• van 300 kHz tot 3 MHz – gemiddelde frequentie (MF);
• van 3 MHz tot 300 MHz – hoge frequentie (HF);
• boven 300 MHz – ultrahoge frequentie (magnetron).

Dit is de verdeling van het frequentiebereik op het gebied van radiogolven. Er is een audiofrequentiebereik (AF) - van 16 Hz tot 22 kHz. Om dus het frequentiebereik van de generator te benadrukken, wordt deze bijvoorbeeld een HF- of LF-generator genoemd. De frequenties van het audiobereik zijn op hun beurt ook onderverdeeld in HF, MF en LF.

Afhankelijk van het type uitgangssignaal kunnen generatoren zijn:

• sinusoïdaal – voor het genereren van sinusoïdale signalen;
• functioneel – voor zelfoscillatie van signalen van een speciale vorm. Een speciaal geval is een rechthoekige pulsgenerator;
• ruisgeneratoren zijn generatoren met een breed frequentiebereik, waarbij binnen een bepaald frequentiebereik het signaalspectrum uniform is van het onderste tot het bovenste gedeelte van de frequentierespons.

Volgens het werkingsprincipe van generatoren:

• RC-generatoren;
• LC-generatoren;
• Blokkeergeneratoren zijn kortepulsgeneratoren.

Vanwege fundamentele beperkingen worden RC-oscillatoren meestal gebruikt in het lage frequentie- en audiobereik, en LC-oscillatoren in het hoge frequentiebereik.

Generatorcircuits

RC- en LC-sinusoïdale generatoren

De eenvoudigste manier om een ​​transistorgenerator te implementeren is in een capacitief driepuntscircuit - de Colpitts-generator (figuur hieronder).

Transistor-oscillatorcircuit (Colpitts-oscillator)

In het Colpitts-circuit zijn de elementen (C1), (C2), (L) frequentie-instelling. De overige elementen zijn standaard transistorbedrading om de vereiste DC-bedrijfsmodus te garanderen. De generator, samengesteld volgens een inductief driepuntscircuit - de Hartley-generator (Fig. hieronder) heeft hetzelfde eenvoudige circuitontwerp.

Driepunts inductief gekoppeld generatorcircuit (Hartley-generator)

In dit circuit wordt de generatorfrequentie bepaald door een parallel circuit, dat de elementen (C), (La), (Lb) omvat. De condensator (C) is nodig om positieve AC-feedback te creëren.

De praktische implementatie van een dergelijke generator is moeilijker, omdat hiervoor de aanwezigheid van een inductie met een aftakking vereist is.

Beide zelfoscillatiegeneratoren worden voornamelijk gebruikt in het midden- en hoge frequentiebereik als draaggolffrequentiegeneratoren, in frequentie-instellende lokale oscillatorcircuits, enzovoort. Regeneratoren voor radio-ontvangers zijn ook gebaseerd op oscillatorgeneratoren. Deze toepassing vereist een hoge frequentiestabiliteit, daarom wordt de schakeling vrijwel altijd aangevuld met een kwartsoscillatieresonator.

De masterstroomgenerator op basis van een kwartsresonator heeft zelfoscillaties met een zeer hoge nauwkeurigheid bij het instellen van de frequentiewaarde van de RF-generator. Miljarden procenten zijn verre van de limiet. Radioregeneratoren gebruiken alleen kwartsfrequentiestabilisatie.

De werking van generatoren in het gebied van laagfrequente stroom en audiofrequentie gaat gepaard met moeilijkheden bij het realiseren van hoge inductantiewaarden. Om preciezer te zijn, in de afmetingen van de benodigde inductor.

Het Pierce-generatorcircuit is een aanpassing van het Colpitts-circuit, geïmplementeerd zonder het gebruik van inductie (figuur hieronder).

Doorboor het generatorcircuit zonder gebruik van inductie

In het Pierce-circuit wordt de inductantie vervangen door een kwartsresonator, die de tijdrovende en omvangrijke inductor elimineert en tegelijkertijd het bovenste bereik van oscillaties beperkt.

De condensator (C3) laat niet toe dat de gelijkstroomcomponent van de basisvoorspanning van de transistor naar de kwartsresonator gaat. Zo’n generator kan oscillaties tot 25 MHz genereren, inclusief audiofrequentie.

De werking van alle bovengenoemde generatoren is gebaseerd op de resonantie-eigenschappen van een oscillerend systeem dat bestaat uit capaciteit en inductie. Dienovereenkomstig wordt de oscillatiefrequentie bepaald door de beoordelingen van deze elementen.

RC-stroomgeneratoren gebruiken het principe van faseverschuiving in een resistief-capacitief circuit. Het meest gebruikte circuit is een faseverschuivende keten (Fig. hieronder).

RC-generatorcircuit met faseverschuivende ketting

Elementen (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) voeren een faseverschuiving uit om de positieve feedback te verkrijgen die nodig is voor het optreden van zelfoscillaties. Generatie vindt plaats bij frequenties waarvoor de faseverschuiving optimaal is (180 graden). Het faseverschuivingscircuit introduceert een sterke verzwakking van het signaal, dus een dergelijk circuit stelt hogere eisen aan de versterking van de transistor. Een circuit met een Wien-brug stelt minder eisen aan transistorparameters (figuur hieronder).

RC-generatorcircuit met Wien-brug

De dubbele T-vormige Wien-brug bestaat uit elementen (C1), (C2), (R3) en (R1), (R2), (C3) en is een smalbandig notch-filter afgestemd op de oscillatiefrequentie. Voor alle andere frequenties is de transistor bedekt met een diepe negatieve verbinding.

Functionele stroomgeneratoren

Functionele generatoren zijn ontworpen om een ​​reeks pulsen met een bepaalde vorm te genereren (de vorm wordt beschreven door een bepaalde functie - vandaar de naam). De meest voorkomende generatoren zijn rechthoekig (als de verhouding van de pulsduur tot de oscillatieperiode ½ is, dan wordt deze reeks een "meander" genoemd), driehoekige en zaagtandpulsen. De eenvoudigste rechthoekige pulsgenerator is een multivibrator, die wordt gepresenteerd als het eerste circuit dat beginnende radioamateurs met hun eigen handen kunnen monteren (figuur hieronder).

Multivibratorcircuit - rechthoekige pulsgenerator

Bijzonder aan de multivibrator is dat hij vrijwel alle transistors kan gebruiken. De duur van de pulsen en pauzes ertussen wordt bepaald door de waarden van de condensatoren en weerstanden in de basiscircuits van transistors (Rb1), Cb1) en (Rb2), (Cb2).

De frequentie van zelfoscillatie van de stroom kan variëren van eenheden van hertz tot tientallen kilohertz. HF-zelfoscillaties kunnen niet worden gerealiseerd op een multivibrator.

Generatoren van driehoekige (zaagtand) pulsen worden in de regel gebouwd op basis van generatoren van rechthoekige pulsen (hoofdoscillator) door een correctieketen toe te voegen (figuur hieronder).

Driehoekig pulsgeneratorcircuit

De vorm van de pulsen, bijna driehoekig, wordt bepaald door de laad-ontlaadspanning op de platen van condensator C.

Blokkeergenerator

Het doel van het blokkeren van generatoren is het genereren van krachtige stroompulsen met steile flanken en een lage inschakelduur. De duur van de pauzes tussen de pulsen is veel langer dan de duur van de pulsen zelf. Blokkeergeneratoren worden gebruikt in pulsvormers en vergelijkingsapparaten, maar het belangrijkste toepassingsgebied is de master horizontale scanoscillator in informatieweergaveapparaten op basis van kathodestraalbuizen. Blokkeergeneratoren worden ook met succes gebruikt in apparaten voor stroomconversie.

Generatoren op basis van veldeffecttransistors

Een kenmerk van veldeffecttransistoren is een zeer hoge ingangsweerstand, waarvan de orde vergelijkbaar is met de weerstand van elektronische buizen. De hierboven genoemde circuitoplossingen zijn universeel, ze zijn eenvoudigweg aangepast voor het gebruik van verschillende soorten actieve elementen. Colpitts, Hartley en andere generatoren, gemaakt op een veldeffecttransistor, verschillen alleen in de nominale waarden van de elementen.

Frequentie-instelcircuits hebben dezelfde relaties. Om HF-oscillaties te genereren verdient een eenvoudige generator, gemaakt op een veldeffecttransistor met behulp van een inductieve driepuntsschakeling, enigszins de voorkeur. Feit is dat de veldeffecttransistor, die een hoge ingangsweerstand heeft, vrijwel geen shunteffect heeft op de inductantie, en daarom zal de hoogfrequente generator stabieler werken.

Geluidsgeneratoren

Een kenmerk van ruisgeneratoren is de uniformiteit van de frequentierespons in een bepaald bereik, dat wil zeggen dat de amplitude van oscillaties van alle frequenties in een bepaald bereik hetzelfde is. Ruisgeneratoren worden gebruikt in meetapparatuur om de frequentiekarakteristieken van het geteste pad te evalueren. Audioruisgeneratoren worden vaak aangevuld met een frequentieresponscorrector om zich aan te passen aan de subjectieve luidheid voor het menselijk gehoor. Dit geluid wordt “grijs” genoemd.

Video

Er zijn nog steeds verschillende gebieden waarop het gebruik van transistoren moeilijk is. Dit zijn krachtige microgolfgeneratoren in radartoepassingen, en waar bijzonder krachtige hoogfrequente pulsen nodig zijn. Krachtige microgolftransistoren zijn nog niet ontwikkeld. Op alle andere gebieden wordt de overgrote meerderheid van de oscillatoren volledig met transistors gemaakt. Hiervoor zijn verschillende redenen. Ten eerste de afmetingen. Ten tweede het stroomverbruik. Ten derde: betrouwbaarheid. Bovendien zijn transistors, vanwege de aard van hun structuur, heel gemakkelijk te miniaturiseren.

De voorgestelde hoogfrequente signaalgenerator is aantrekkelijk vanwege zijn eenvoud van ontwerp en biedt stabilisatie van de uitgangsspanning over een brede frequentieband.

De vereisten voor een breedbandsignaalgenerator zijn algemeen bekend. Allereerst is dit een voldoende kleine waarde van de uitgangsweerstand, die het mogelijk maakt om de uitvoer af te stemmen op de karakteristieke impedantie van de coaxkabel (meestal 50 Ohm), en de aanwezigheid van automatische aanpassing van de uitgangsspanningsamplitude, die behoudt zijn niveau vrijwel constant, ongeacht veranderingen in de frequentie van het uitgangssignaal. Voor het microgolfbereik (boven 30 MHz) zijn een eenvoudige en betrouwbare schakeling van de bereiken, evenals een rationeel ontwerp van de generator, van groot belang.

Het hoogfrequente signaal van de generator wordt via condensator C4 toegevoerd aan de poort van veldeffecttransistor VT3. Dit zorgt voor een vrijwel perfecte isolatie van de belasting en de generator. Om de voorspanning van de transistoren VT3 en VT4 in te stellen, worden weerstanden R7, R8 gebruikt en wordt de huidige modus van de cascade bepaald door weerstanden R12 - R 14. Om de mate van isolatie te vergroten, wordt de hoogfrequente uitgangsspanning verwijderd van het collectorcircuit VT4.

Om het niveau te stabiliseren, wordt het RF-signaal via condensator C9 aan een gelijkrichter geleverd, waarbij de spanning op de elementen VD1, VD2, C10, C11, R15 wordt verdubbeld. Proportioneel aan de amplitude van het uitgangssignaal wordt de gelijkgerichte spanning verder versterkt in het stuurcircuit bij VT5 en VT6. Bij afwezigheid van een RF-signaal is transistor VT6 volledig open; in dit geval wordt de maximale voedingsspanning aan de masteroscillator geleverd. Als resultaat worden de omstandigheden voor zelfexcitatie van de generator vergemakkelijkt en wordt op het initiële moment een grote amplitude van zijn oscillaties tot stand gebracht. Maar deze RF-spanning opent VT5 via de gelijkrichter, terwijl de spanning aan de basis van VT6 toeneemt, wat leidt tot een afname van de voedingsspanning van de generator en uiteindelijk tot stabilisatie van de amplitude van zijn oscillaties. De evenwichtstoestand wordt bereikt wanneer de amplitude van het RF-signaal op de VT4-collector iets hoger is dan 400 mV.

Variabele weerstand R17 (weergegeven als een potentiometer) is eigenlijk een RF-verzwakker en wanneer er geen belasting aan de uitgang is, bereikt de maximale spanning een kwart van de ingang, d.w.z. 100 mV. Wanneer de coaxkabel wordt belast met een weerstand van 50 Ohm (wat nodig is voor aanpassing in het frequentiebereik van 50 tot 160 MHz en hoger), wordt aan de generatoruitgang een RF-spanning van ongeveer 50 mV tot stand gebracht, die kan worden verlaagd op het gewenste niveau door de verzwakker aan te passen.

Als regelaar R17 in het generatorcircuit werd een 50 ohm verzwakker van Prech gebruikt. Als voor sommige specifieke toepassingen geen aanpassing van het uitgangsspanningsniveau nodig is, kan verzwakker R17 worden vervangen door een vaste weerstand van 50 ohm.

Zelfs in dit geval blijft het echter mogelijk om het RF-spanningsniveau binnen bepaalde grenzen aan te passen: voor dit doel is condensator C9 niet verbonden met de collector VT4, maar met zijn emitter, en er moet rekening worden gehouden met een kleine verandering (afname) van het signaalniveau bij hogere frequenties in het werkbereik. Vervolgens wordt de belasting voor VT4 gevormd door de verzwakker R17 en de weerstanden R11, R12. Een toename van de amplitude van de hoogfrequente uitgangsspanning kan worden bereikt door weerstand R11 te kortsluiten met een draadbrug, als het nodig is om de amplitude van de uitgangsspanning te verminderen, dan blijft weerstand R11 in het apparaat en de condensatoren C7, C8 zijn eraf gesoldeerd. Een nog grotere reductie van het uitgangssignaalniveau kan worden verkregen door de waarde van weerstand R17 te verlagen, maar in dit geval zal er geen coördinatie meer zijn met de kabel, en bij frequenties boven 50 MHz is dit onaanvaardbaar!

Alle generatoronderdelen bevinden zich op een kleine printplaat. De generatorinductoren L1 - L3 zijn gewikkeld op frames met een diameter van 7,5 mm. Hun inducties worden aangepast met ferrietkernen met laag verlies, ontworpen voor gebruik in het VHF-bereik. Spoel L3 heeft 62 windingen, L2 - 15 en L1 - 5 windingen PEL 0,2-draad (alle spoelen in één laag gewikkeld). De inductantie WL1 is gemaakt in de vorm van een lus, die met één kant aan de bereikschakelaar is bevestigd en de andere aan de variabele condensator C1. De afmetingen van de kabel zijn weergegeven in Fig. 2. Het is gemaakt van verzilverd koperdraad met een diameter van 1,5 mm; Om de afstanden tussen de geleiders te fixeren, worden drie platen isolatiemateriaal met lage verliezen (bijvoorbeeld fluorkunststof) gebruikt, waarin twee gaten met een diameter van 1,5 mm worden geboord, respectievelijk op een afstand van 10 en 2,5 mm (Fig. 2).

Het gehele apparaat is geplaatst in een metalen behuizing met afmetingen van 45x120x75 mm. Als de verzwakker en de RF-connector in de behuizing zijn geïnstalleerd aan de kant tegenovergesteld aan die waarop de printplaat zich bevindt, dan is er in de behuizing van het apparaat nog voldoende ruimte voor de voedingseenheden: een 1 W-voedingstransformator met een verlaging van de netspanning tot 15 V, een gelijkrichtbrug en een microschakeling 7812 (binnenlands equivalent - KR142EN8B). In de behuizing kan ook een miniatuurfrequentiemeter met frequentievoorschaler worden geplaatst. In dit geval moet de ingang van de verdeler worden aangesloten op de VT4-collector, en niet op de uitgangsconnector, waardoor de frequentie kan worden gemeten bij elke RF-spanning die is verwijderd van de verzwakker R17.

Het is mogelijk om het frequentiebereik van het apparaat te wijzigen door de inductantie van de circuitspoel of de capaciteit van condensator C1 te veranderen. Bij het uitbreiden van het frequentiebereik naar hogere frequenties moeten de verliezen van het afstemcircuit worden verminderd (met behulp van een condensator met een diëlektrische lucht en keramische isolatie als C1, inductoren met lage verliezen). Bovendien moeten de dioden VD1 en VD2 overeenkomen met dit uitgebreide frequentiebereik, anders zal, naarmate de frequentie toeneemt, de uitgangsspanning van de generator toenemen, wat wordt verklaard door een afname van de efficiëntie van het stabilisatiecircuit.

Om het afstemmen te vergemakkelijken, wordt parallel aan C 1 een extra variabele condensator met lage capaciteit (elektrische nonius) aangesloten, of wordt een mechanische nonius op de afstemcondensator gebruikt met een overdrachtsverhouding van 1:3 - 1:10.

Van de redacteur. In dit ontwerp kunnen BF199-transistoren worden vervangen door binnenlandse - KT339 met elke letterindex, en bij uitbreiding van het generatorbereik naar hogere frequenties - KT640, KT642, KT643. In plaats van de veldeffecttransistor BFW11 is het toegestaan ​​om een ​​KP307G of KP312 te installeren, en in plaats van een BC252S-transistor is een KT3107 met indexen Zh, I, K of L geschikt. Microgolfdetectordiodes, bijvoorbeeld 2A201, 2A202A , kunnen als dioden worden gebruikt. Als de generator werkt op frequenties van maximaal 100 MHz, kunnen ook diodes van het type GD507A (met correctie van de weerstand van weerstand R11) worden gebruikt. Schakelaar SA1 - PGK. Weerstandsvermogen - 0,125 of 0,25 W.

Condensator C1 moet een luchtdiëlektricum hebben en keramische of kwartsisolatie hebben van zowel de statorplaten van de behuizing als de rotorplaten van de as; Het is beter om de maximale capaciteit te beperken tot 50 pF. Verzwakkers van het type dat in de generator wordt gebruikt, worden niet door onze industrie geproduceerd. In plaats daarvan is het toegestaan ​​om een ​​soepele regelaar in het autoregulatiecircuit te gebruiken en een conventionele stapverzwakker met U- of T-vormige verbindingen aan de uitgang.