Yksinkertaisin äänitaajuusgeneraattori. Rakennamme ääniä. Impulsseja on kolme päätyyppiä

Tällainen laite on erittäin hyödyllinen testattaessa vastaanottimien, televisioiden ja muiden teollisten ja kotitekoisten laitteiden vahvistimien äänipiirejä. Generaattoripiiri perustuu V. G. Borisovin kirjaan "Nuori radioamatööri" (145-146 8. painoksessa), pienin muutoksin.

AF-generaattoripiiri

Generaattori on koottu K155LA3-mikropiirille (voit käyttää K555LA3), joka koostuu 4 2I-NOT-elementistä. Generaattori itsessään muodostuu sarjaan kytketyistä logiikkaelementeistä DD1.1, DD1.2, DD1.3, jotka on yhdistetty inverttereillä. Kondensaattori C1, jonka kapasiteetti on 0,47 μF, luo positiivisen takaisinkytkennän DD1.2:n lähdön ja DD1.1:n tulon välille. Periaatteessa signaali voidaan ottaa DD1.3:n lähdöstä, elementti DD1.4 yksinkertaisesti kääntää ne. Pulssitaajuutta voidaan muuttaa säädettävällä vastuksella R1. Vastus R2 toimii lähtösignaalin tason säätimenä. Vastusvastus R1 680 Ohm, R2 10 kOhm, säädettävät vastukset voivat olla mitä tahansa tyyppiä. Kaaviossa esitetyillä radiokomponenttien parametreilla pulssitaajuutta voidaan muuttaa sisällä 500-5000 Hz. Diodi VD1 suojaa väärän napaisuuden syöttöä vastaan, mikä tahansa pienitehoinen diodi, esimerkiksi D220, sopii siihen. Piiri on asennettu pienelle leipälevylle. Mutta pienen osien määrän ansiosta piiri voidaan asentaa seinään asennettavalla mallilla.

Generaattorin kokoonpano

K155- ja K555-mikropiirien vakiosyöttöjännite on 5 V, mutta generaattori toimii, kun piiri saa virtaa "neliömäisestä" akusta, jonka jännite on 4,5 V (paristotyyppi 3336 vanhan nimikkeistön mukaan), jännitehäviö VD1-diodi ei vaikuta laitteen toimintaan. Laitteen avulla voidaan testata audiovahvistimien toimintaa.

Mikä on äänigeneraattori ja mihin sitä käytetään? Joten määritellään ensin sanan "generaattori" merkitys. Generaattori – lat. generaattori- valmistaja. Eli arkikielellä selitettynä generaattori on laite, joka tuottaa jotain. No, mikä on ääni? Ääni- Nämä ovat värähtelyjä, jotka korvamme tunnistaa. Joku pierutti, joku hikkasi, joku lähetti jonkun - kaikki nämä ovat ääniaaltoja, jotka korvamme kuulevat. Normaali ihminen voi kuulla värähtelyjä taajuusalueella 16 Hz - 20 kilohertsiä. Ääntä 16 hertsiin asti kutsutaan infraääni, ja ääni on yli 20 000 hertsiä - ultraääni.

Kaikesta yllä olevasta voimme päätellä, että äänigeneraattori on laite, joka lähettää jonkinlaista ääntä. Kaikki on alkeellista ja yksinkertaista;-) Miksi emme kokoa sitä? Suunnitelma studioon!

Kuten näemme, piirini koostuu:

– kondensaattori, jonka kapasiteetti on 47 nanoFaradia

- vastus 20 kiloohmia

- transistorit KT315G ja KT361G, ehkä muilla kirjaimilla tai jopa joillain muilla pienitehoisilla

– pieni dynaaminen pää

- painike, mutta voit tehdä sen ilman sitä.

Leipälaudalla kaikki näyttää tältä:

Ja tässä transistorit:

Vasemmalla on KT361G, oikealla KT315G. KT361:ssä kirjain sijaitsee kotelon keskellä ja 315:ssä vasemmalla.

Nämä transistorit ovat toisiaan täydentäviä pareja.

Ja tässä on video:

Äänen taajuutta voidaan muuttaa muuttamalla vastuksen tai kondensaattorin arvoa. Myös taajuus kasvaa, jos syöttöjännitettä nostetaan. 1,5 voltilla taajuus on pienempi kuin 5 voltilla. Videollani jännite on asetettu 5 volttiin.

Tiedätkö mikä muu on hauskaa? Tytöt havaitsevat ääniaaltoja paljon laajemmin kuin pojat. Esimerkiksi pojat voivat kuulla jopa 20 kilohertsiä ja tytöt jopa 22 kilohertsiä. Tämä ääni on niin vinkuva, että se käy todella hermoille. Mitä haluan sanoa tällä?)) Kyllä, kyllä, miksi emme valitse vastus- tai kondensaattoriarvoja siten, että tytöt kuulevat tämän äänen, mutta pojat eivät? Kuvittele vain, että istut luokassa, kytket urut päälle ja katsot luokkatovereidesi tyytymättömiä kasvoja. Laitteen asentamista varten tarvitsemme tietysti tytön auttamaan meitä kuulemaan tämän äänen. Kaikki tytöt eivät myöskään havaitse tätä korkeataajuista ääntä. Mutta todella hauska asia on, että on mahdotonta selvittää, mistä ääni tulee))). Vain jos mitään, en kertonut sinulle sitä).

Matalataajuisia generaattoreita (LFO) käytetään tuottamaan vaimentamattomia jaksottaisia ​​sähkövirran värähtelyjä taajuusalueella Hz:n murto-osista kymmeniin kHz:iin. Tällaiset generaattorit ovat pääsääntöisesti vahvistimia, jotka on suojattu positiivisella takaisinkytkellä (kuvat 11.7, 11.8) vaiheensiirtoketjujen kautta. Tämän yhteyden toteuttamiseksi ja generaattorin virittämiseksi tarvitaan seuraavat ehdot: vahvistimen lähdöstä tulevan signaalin tulee saapua sisääntuloon 360 asteen vaihesiirrolla (tai sen kerrannaisuudella, ts. 0, 720, 1080 jne. astetta), ja vahvistimessa on oltava jonkin verran vahvistusmarginaalia, KycMIN. Koska sukupolven optimaalisen vaihesiirron ehto voidaan täyttää vain yhdellä taajuudella, positiivinen takaisinkytkentävahvistin viritetään tällä taajuudella.

Signaalin vaiheen siirtämiseen käytetään RC- ja LC-piirejä, lisäksi vahvistin itse tuo signaaliin vaihesiirron. Positiivisen palautteen saamiseksi generaattoreissa (kuvat 11.1, 11.7, 11.9) käytetään kaksois-T-muotoista RC-siltaa; generaattoreissa (kuva 11.2, 11.8, 11.10) - Wien-silta; generaattoreissa (kuva 11.3 - 11.6, 11.11 - 11.15) - vaiheensiirtopiirit. RC-piireillä varustetuissa generaattoreissa linkkien määrä voi olla melko suuri. Käytännössä järjestelmän yksinkertaistamiseksi määrä ei ylitä kahta tai kolmea.

Laskentakaavat ja suhteet RC-sinimuotoisten signaaligeneraattoreiden pääominaisuuksien määrittämiseksi on esitetty taulukossa 11.1. Laskelmien yksinkertaistamiseksi ja osien valinnan yksinkertaistamiseksi käytettiin elementtejä, joilla oli sama arvo. Sukupolven taajuuden (Hz) laskemiseksi kaavoihin korvataan ohmeina ilmaistut vastusarvot ja kapasitanssit - Faradeissa. Määritetään esimerkiksi RC-oskillaattorin generointitaajuus käyttämällä kolmilinkistä RC-positiivista takaisinkytkentäpiiriä (kuva 11.5). R = 8,2 kOhm; C = 5100 pF (5,1x1SG9 F), generaattorin toimintataajuus on 9326 Hz.

Taulukko 11.1

Jotta generaattoreiden resistiivis-kapasitiivisten elementtien suhde vastaisi laskettuja arvoja, on erittäin toivottavaa, että vahvistimen tulo- ja lähtöpiirit, jotka on peitetty positiivisella takaisinkytkentäsilmukalla, eivät shunta näitä elementtejä eivätkä vaikuttaa niiden arvoon. Tässä suhteessa generaattoripiirien rakentamiseen on suositeltavaa käyttää vahvistusasteita, joilla on korkea tulo- ja pieni lähtövastus.

Kuvassa 11.7, 11.9 esittävät "teoreettisia" ja yksinkertaisia ​​käytännön piirejä generaattoreista, jotka käyttävät kaksois-T-siltaa positiivisessa takaisinkytkentäpiirissä.

Wien-sillalla varustetut generaattorit on esitetty kuvassa. 11.8, 11.10 [R 1/88-34]. ULF-vahvistimena käytettiin kaksivaiheista vahvistinta. Lähtösignaalin amplitudia voidaan säätää potentiometrillä R6. Jos halutaan luoda generaattori Wien-sillalla, taajuudella viritettävä, kytketään päälle kaksoispotentiometri sarjaan vastusten R1, R2 kanssa (kuva 11.2, 11.8). Tällaisen generaattorin taajuutta voidaan säätää myös korvaamalla kondensaattorit C1 ja C2 (kuvat 11.2, 11.8) kaksoissäädettävällä kondensaattorilla. Koska tällaisen kondensaattorin maksimikapasitanssi ylittää harvoin 500 pF, on generointitaajuutta mahdollista virittää vain riittävän korkeiden taajuuksien alueella (kymmeniä, satoja kHz). Tuotannon taajuuden vakaus tällä alueella on alhainen.

Käytännössä tällaisten laitteiden generointitaajuuden muuttamiseksi käytetään usein kytkettäviä kondensaattoreita tai vastussarjoja, ja tulopiireissä käytetään kenttätransistoreja. Kaikissa annetuissa piireissä ei ole elementtejä lähtöjännitteen stabiloimiseksi (yksinkertaisuuden vuoksi), vaikka samalla taajuudella tai kapealla viritysalueella toimivien generaattoreiden käyttö ei ole välttämätöntä.

Sinimuotoisten signaaligeneraattoreiden piirit, joissa käytetään kolmilinkisiä vaiheensiirtoketjuja (kuva 11.3)

esitetty kuvassa. 11.11., 11.12. Generaattori (kuva 11.11) toimii 400 Hz:n taajuudella [P 4/80-43]. Jokainen kolmilinkkinen vaiheensiirtoketjun elementeistä tuo 60 asteen vaihesiirron, nelilenkkiketjussa - 45 astetta. Yksivaiheinen vahvistin (kuva 11.12), joka on tehty yhteisellä emitterillä varustetun piirin mukaan, saa aikaan 180 asteen vaihesiirron, joka on tarpeen generoinnin tapahtumiseksi. Huomaa, että generaattori kuvan 1 piirin mukaan. 11.12 toimii käytettäessä transistoria, jolla on korkea virransiirtosuhde (yleensä yli 45...60). Jos syöttöjännitettä pienennetään merkittävästi ja transistorin DC-tilan asetuselementtejä ei ole valittu optimaalisesti, generointi epäonnistuu.

Äänigeneraattorit (kuvat 11.13 - 11.15) ovat rakenteeltaan lähellä generaattoreita, joissa on vaihesiirtopiirit [Рл 10/96-27]. Kuitenkin johtuen induktanssin käytöstä (puhelinkapseli TK-67 tai TM-2V) yhden vaiheensiirtoketjun resistiivisen elementin sijasta ne toimivat pienemmällä määrällä elementtejä ja laajemmalla syöttöjännitteen muutosalueella. .

Äänigeneraattori (kuva 11.13) on siis toiminnassa, kun syöttöjännite muuttuu 1...15 V sisällä (virrankulutus 2...60 mA). Tässä tapauksessa sukupolven taajuus muuttuu 1 kHz:stä (ipit = 1,5 V) 1,3 kHz:iin 15 V:n jännitteellä.

Ulkoisesti ohjattu ääniilmaisin (kuva 11.14) toimii myös, kun 1) virtalähde = 1...15 V; Generaattori kytketään päälle/pois käyttämällä loogista tasoa yksi/nolla sen tuloon, jonka tulee myös olla välillä 1...15 V.

Äänigeneraattori voidaan valmistaa eri kaavion mukaan (kuva 11.15). Sen tuotantotaajuus vaihtelee 740 Hz:stä (kulutusvirta 1,2 mA, syöttöjännite 1,5 V) 3,3 kHz:iin (6,2 mA ja 15 V). Tuotantotaajuus on vakaampi, kun syöttöjännite muuttuu 3...11 V sisällä - se on 1,7 kHz ± 1 %. Itse asiassa tätä generaattoria ei ole tehty enää RC:llä, vaan LC-elementeillä, ja puhelinkapselin käämiä käytetään induktanssina.

Matalataajuinen sinivärähtelygeneraattori (kuva 11.16) on koottu LC-generaattoreiden "kapasitiivisen kolmipistepiirin" mukaisesti. Erona on, että induktanssina käytetään puhelinkapselikelaa ja resonanssitaajuus on äänen värähtelyalueella johtuen piirin kapasitiivisten elementtien valinnasta.

Toinen matalataajuinen LC-oskillaattori, joka on valmistettu cascode-piirillä, on esitetty kuvassa. 11.17 [R 1/88-51]. Induktanssina voit käyttää yleis- tai pyyhkimispäitä nauhureista, kuristimien käämeistä tai muuntajista.

RC-generaattori (kuva 11.18) on toteutettu kenttätransistoreilla [Рл 10/96-27]. Samanlaista piiriä käytetään yleensä erittäin stabiilien LC-oskillaattorien rakentamisessa. Tuotanto tapahtuu jo yli 1 V:n syöttöjännitteellä. Kun jännite muuttuu arvosta 2 arvoon 10 6, tuotantotaajuus laskee 1,1 kHz:stä 660 Hz:iin ja virrankulutus kasvaa vastaavasti 4:stä 11 mA:iin. Pulsseja, joiden taajuus on muutama Hz - 70 kHz ja suurempi, voidaan saada muuttamalla kondensaattorin C1 kapasitanssia (150 pF:stä 10 μF:iin) ja vastuksen R2 resistanssia.

Yllä esitettyjä äänigeneraattoreita voidaan käyttää elektronisten laitteiden komponenttien ja lohkojen, erityisesti valodiodien, taloudellisina tilailmaisimina (päällä/pois), valoilmaisujen korvaamiseen tai kopioimiseen, hätä- ja hälytysilmaisuihin jne.

Kirjallisuus: Shustov M.A. Käytännön piirisuunnittelu (Kirja 1), 2003

Matalat taajuudet on suunniteltu tuottamaan säännöllisiä matalataajuisia sähköisiä signaaleja tietyillä parametreilla (muoto, amplitudi, signaalin taajuus) laitteen lähdössä.

KR1446UD1 (kuva 35.1) on yleiskäyttöinen kaksoismutterikisko-operaatiovahvistin. Tämän mikropiirin perusteella voidaan luoda laitteita eri tarkoituksiin, erityisesti sähköisiä värähtelyjä, jotka on esitetty kuvassa. 35,2-35,4. (Kuva 35.2):

♦ tuottaa samanaikaisesti ja synkronisesti suorakulmaisia ​​ja sahahampaisia ​​jännitepulsseja;

♦ molemmille operaatiovahvistimille yhteinen keinotekoinen keskipiste, jonka muodostavat jännitteenjakaja R1 ja R2.

Ensimmäiseen operaatiovahvistimeen on rakennettu Schmitt-vahvistin, toiseen leveällä hystereesisilmukalla (U raCT = U nHT ;R3/R5), tarkat ja vakaat kytkentäkynnykset. Sukupolven taajuus määritetään kaavalla:

f =———– ja on 265 Gi kaaviossa ilmoitetuille nimellisarvoille. KANSSA

Riisi. 35.7. KR 7446UD7 -mikropiirin liitäntä ja koostumus

Riisi. 35.2. suorakulma-kolmiopulssien generaattori KR1446UD 7 -mikropiirissä

Muuttamalla syöttöjännitettä 2,5:stä 7 V:iin tämä taajuus muuttuu enintään 1 %.

Parannettu (kuva 35.3) tuottaa suorakaiteen muotoisia pulsseja ja niiden taajuus riippuu ohjausarvosta

Riisi. 35.3. ohjattu neliöpulssigeneraattori

syöttöjännite lain mukaan

Kun se muuttuu

tulojännite 0,1 - 3 V, generointitaajuus kasvaa lineaarisesti 0,2 - 6 kHz.

Suorakulmaisen pulssigeneraattorin generointitaajuus KR1446UD5-mikropiirissä (kuva 35.4) riippuu lineaarisesti käytetyn ohjausjännitteen arvosta ja kun R6=R7 määritetään seuraavasti:

5 V:n sukupolven taajuus kasvaa lineaarisesti 0:sta 3700 Hz:iin.

Riisi. 35.4. jänniteohjattu generaattori

Joten kun tulojännite muuttuu arvosta 0,1 arvoon

Perustuu TDA7233D-mikropiireihin, käyttäen peruselementtiä yhtenä perustana, kuva 1. 35.5, a, on mahdollista kerätä riittävän voimakkaita pulsseja (), samoin kuin jännitteitä, kuva 1. 35.5.

Generaattori (kuva 35.5, 6, ylhäällä) toimii 1 kHz:n taajuudella, joka määräytyy elementtien Rl, R2, Cl, C2 valinnalla. Siirtymäkondensaattorin C kapasitanssi määrittää signaalin sointin ja äänenvoimakkuuden.

Generaattori (kuva 35.5, b, alhaalla) tuottaa kaksisävyisen signaalin, joka riippuu kunkin käytetyn peruselementin kondensaattorin C1 kapasitanssin yksilöllisestä valinnasta, esimerkiksi 1000 ja 1500 pF.

Jännitteet (kuva 35.5, c) toimivat noin 13 kHz:n taajuudella (kondensaattorin C1 kapasitanssi pienennetään 100 pF:iin):

♦ ylempi - tuottaa jännitteen, joka on yhdenmukainen yleisen väylän suhteen;

♦ medium - tuottaa kaksinkertaisen positiivisen jännitteen suhteessa syöttöjännitteeseen;

♦ alempi - muunnossuhteesta riippuen se tuottaa moninapaisen saman jännitteen galvaanisella (tarvittaessa) erotuksella virtalähteestä.

Riisi. 35.5. TDA7233D-mikropiirien epänormaali käyttö: a – peruselementti; b - pulssigeneraattoreina; c - jännitteenmuuntimina

Muuntimia koottaessa tulee ottaa huomioon, että tasasuuntaajadiodeissa häviää huomattava osa lähtöjännitteestä. Tässä suhteessa on suositeltavaa käyttää Schottkya nimellä VD1, VD2. Muuntajattomien muuntajien kuormitusvirta voi olla 100-150 mA.

Suorakulmaiset pulssit (kuva 35.6) toimivat taajuusalueella 60-600 Hz\ 0,06-6 kHz; 0,6-60 kHz. Muodostettujen signaalien muodon korjaamiseksi voidaan käyttää ketjua (kuvan 35.6 alaosa), joka on kytketty laitteen pisteisiin A ja B.

Kun operaatiovahvistin on peitetty positiivisella palautteella, ei ole vaikeaa kytkeä laitetta suorakulmaisten pulssien generointitilaan (kuva 35.7).

Pulsseja tasaisella taajuussäädöllä (kuva 35.8) voidaan tehdä DA1-mikropiirin perusteella. Käytettäessä LM339-mikropiiriä 1/4 DA1:nä säätämällä potentiometriä R3 toimintataajuutta säädetään alueella 740-2700 Hz (kapasitanssin C1 nimellisarvoa ei ole ilmoitettu alkuperäisessä lähteessä). Alkutuotantotaajuuden määrittää tuote C1R6.

Riisi. 35.8. laaja-alainen viritettävä oskillaattori, joka perustuu komparaattoriin

Riisi. 35.7. suorakaiteen muotoinen pulssigeneraattori taajuudella 200 Hz

Riisi. 35.6. LF suorakaiteen muotoinen pulssigeneraattori

Vertailevien, kuten LM139, LM193 ja vastaavien, perusteella voidaan koota seuraavat:

♦ suorakaiteen muotoiset pulssit kvartsistabiloidulla (kuva 35.9);

♦ pulssit elektronisella virityksellä.

Taajuusstabiileja värähtelyjä tai ns. "myötäpäivään" suorakaiteen muotoisia pulsseja voidaan tehdä DAI LTC1441 -komparaattorilla (tai vastaavalla) kuvassa 2 esitetyn vakiopiirin mukaisesti. 35.10. Generointitaajuuden asettaa kvartsiresonaattori Z1 ja se on 32768 Hz. Käytettäessä taajuudenjakajien riviä 2:lla, jakajien lähtöön saadaan suorakaiteen muotoisia pulsseja, joiden taajuus on 1 Hz. Pienissä rajoissa generaattorin toimintataajuutta voidaan pienentää kytkemällä se rinnan pienikapasiteettisen resonaattorin kanssa.

Tyypillisesti LC:tä ja RC- käytetään radioelektronisissa laitteissa. LR- ovat vähemmän tunnettuja, vaikka niiden perusteella voidaan luoda laitteita, joissa on induktiiviset anturit,

Riisi. 35.11. LR generaattori

Riisi. 35.9. pulssigeneraattori komparaattorissa LM 7 93

Riisi. 35.10. "kello" pulssigeneraattori

Ilmaisimet sähköjohdoille, pulsseille jne.

Kuvassa Kuvassa 35.11 on yksinkertainen suorakulmainen LR-pulssigeneraattori, joka toimii taajuusalueella 100 Hz - 10 kHz. Induktanssina ja äänelle

Generaattorin toiminnan ohjaamiseen käytetään TK-67 puhelinkapselia. Taajuuden säätö suoritetaan potentiometrillä R3.

Toimii, kun syöttöjännite muuttuu 3:sta 12,6 V:iin. Kun syöttöjännite laskee 6:sta 3-2,5 V:iin, ylemmän sukupolven taajuus nousee 10-11 kHz:stä 30-60 kHz:iin.

Huomautus.

Muodostettavien taajuuksien aluetta voidaan laajentaa 7-1,3 MHz:iin (mikropiirille) korvaamalla puhelinkapseli ja vastus R5 induktorilla. Tässä tapauksessa, kun diodirajoitin on kytketty pois päältä, laitteen lähdöstä voidaan saada signaaleja lähellä sinimuotoa. Laitteen generointitaajuuden vakaus on verrattavissa RC-generaattoreiden vakauteen.

Äänisignaalit (kuva 35.12) voidaan suorittaa K538UNZ. Tätä varten riittää, että kytket mikropiirin sisääntulon ja ulostulon kondensaattoriin tai sen analogiin - pietsokeraamiseen kapseliin. Jälkimmäisessä tapauksessa kapseli toimii myös äänen lähettäjänä.

Generointitaajuutta voidaan muuttaa valitsemalla kondensaattorin kapasitanssi. Voit kytkeä pietsokeraamisen kapselin päälle rinnakkain tai sarjassa valitaksesi optimaalisen generointitaajuuden. Generaattorin syöttöjännite 6-9 V.

Riisi. 35,72. äänitaajuudet sirulla

Operaatiovahvistimen pikatestausta varten kuvassa 1 esitetty äänisignaaligeneraattori. 35.13. Testattu DA1-mikropiiri, tyyppi tai muu, jolla on samanlainen liitäntä, työnnetään pistorasiaan, ja sitten virta kytketään päälle. Jos se toimii oikein, pietsokeraaminen kapseli HA1 lähettää äänimerkin.

Riisi. 35.13. äänigeneraattori - op amp testeri

Riisi. 35.14. suorakaiteen muotoinen pulssigeneraattori, joka perustuu OUKR1438UN2:een

Riisi. 35.15. sinimuotoinen signaaligeneraattori OUKR1438UN2:ssa

KR1438UN2-mikropiiriin tehty neliöaaltosignaali taajuudella 1 kHz on esitetty kuvassa. 35.14. amplitudistabiloidut sinimuotoiset signaalit taajuudella 1 kHz on esitetty kuvassa. 35.15.

Sinimuotoisia signaaleja tuottava generaattori on esitetty kuvassa. 35.16. Tämä toimii taajuusalueella 1600-5800 Hz, vaikka yli 3 kHz:n taajuuksilla aaltomuodosta tulee yhä vähemmän ihanteellinen ja lähtösignaalin amplitudi laskee 40 %. Kun kondensaattoreiden C1 ja C2 kapasitanssit kymmenkertaistuvat, generaattorin virityskaista, samalla kun signaalin sinimuotoinen muoto säilyy, pienenee 170-640 Hz:iin epätasaisella amplitudilla jopa 10%.

Riisi. 35.7 7. sinivärähtelygeneraattori taajuudella 400 Hz

Generaattori on itsevärähtelevä järjestelmä, joka tuottaa sähkövirtapulsseja, joissa transistori toimii kytkentäelementtinä. Aluksi, keksinnöstä lähtien, transistori sijoitettiin vahvistuselementiksi. Ensimmäisen transistorin esitys tapahtui vuonna 1947. Kenttätransistorin esittely tapahtui hieman myöhemmin - vuonna 1953. Pulssigeneraattoreissa se toimii kytkimen roolissa ja vain vaihtovirtageneraattoreissa se toteuttaa vahvistimet ja osallistuu samalla positiivisen palautteen luomiseen tukena. värähtelevä prosessi.

Visuaalinen esitys taajuusalueen jaosta

Luokittelu

Transistorigeneraattoreilla on useita luokituksia:

• lähtösignaalin taajuusalueen mukaan;
• lähtösignaalin tyypin mukaan;
• toimintaperiaatteen mukaan.

Taajuusalue on subjektiivinen arvo, mutta standardointia varten hyväksytään seuraava taajuusalueen jako:

• 30 Hz - 300 kHz – matala taajuus (LF);
• 300 kHz - 3 MHz – keskitaajuus (MF);
• 3 MHz - 300 MHz – korkea taajuus (HF);
• yli 300 MHz – ultrakorkea taajuus (mikroaalto).

Tämä on taajuusalueen jako radioaaltojen alalla. Äänen taajuusalue (AF) on 16 Hz - 22 kHz. Näin ollen, haluttaessa korostaa generaattorin taajuusaluetta, sitä kutsutaan esimerkiksi HF- tai LF-generaattoriksi. Äänialueen taajuudet puolestaan ​​on jaettu myös HF-, MF- ja LF-alueisiin.

Lähtösignaalin tyypin mukaan generaattorit voivat olla:

• sinimuotoinen – sinimuotoisten signaalien tuottamiseen;
• toiminnallinen – erityismuotoisten signaalien itsevärähtelyyn. Erikoistapaus on suorakaiteen muotoinen pulssigeneraattori;
• kohinageneraattorit ovat laajan taajuusalueen generaattoreita, joissa tietyllä taajuusalueella signaalispektri on tasainen taajuusvasteen alemmasta yläosaan.

Generaattorien toimintaperiaatteen mukaan:

• RC-generaattorit;
• LC-generaattorit;
• Estogeneraattorit ovat lyhytpulssigeneraattoreita.

Perusrajoituksista johtuen RC-oskillaattoreita käytetään yleensä matalataajuus- ja äänialueilla ja LC-oskillaattoreita korkeataajuuksilla.

Generaattorin piirit

RC- ja LC-sinigeneraattorit

Yksinkertaisin tapa toteuttaa transistorigeneraattori on kapasitiivinen kolmipistepiiri - Colpitts-generaattori (kuva alla).

Transistorioskillaattoripiiri (Colpitts-oskillaattori)

Colpitts-piirissä elementit (C1), (C2), (L) ovat taajuusasettavia. Loput elementit ovat standardinmukaisia ​​transistorijohdotuksia, jotta varmistetaan vaadittu DC-käyttötila. Samaa yksinkertaista piirirakennetta käyttää generaattori, joka on koottu induktiivisen kolmipistepiirin mukaan - Hartley-generaattori (kuva alla).

Kolmipisteinduktiivisesti kytketyn generaattorin piiri (Hartley-generaattori)

Tässä piirissä generaattorin taajuuden määrää rinnakkaispiiri, joka sisältää elementit (C), (La), (Lb). Kondensaattori (C) on välttämätön positiivisen vaihtovirtapalautteen luomiseksi.

Tällaisen generaattorin käytännön toteutus on vaikeampaa, koska se vaatii induktanssin läsnäolon hanalla.

Molempia itsevärähtelygeneraattoreita käytetään ensisijaisesti keski- ja korkeataajuuksilla, taajuutta asettavissa paikallisoskillaattoripiireissä ja niin edelleen. Myös radiovastaanottimien regeneraattorit perustuvat oskillaattorigeneraattoreihin. Tämä sovellus vaatii korkean taajuuden vakautta, joten piiriä täydennetään lähes aina kvartsivärähtelyresonaattorilla.

Kvartsiresonaattoriin perustuvassa päävirtageneraattorissa on itsevärähtelyt erittäin suurella tarkkuudella RF-generaattorin taajuusarvon asettelussa. Miljardit prosentit ovat kaukana rajasta. Radioregeneraattorit käyttävät vain kvartsitaajuuden stabilointia.

Generaattorien toiminta matalataajuisen virran ja äänitaajuuden alueella liittyy vaikeuksiin saavuttaa korkeita induktanssiarvoja. Tarkemmin sanottuna vaaditun kelan mitoissa.

Pierce-generaattoripiiri on muunnos Colpitts-piiristä, joka on toteutettu ilman induktanssia (kuva alla).

Lävistä generaattoripiiri ilman induktanssia

Pierce-piirissä induktanssi korvataan kvartsiresonaattorilla, joka eliminoi aikaa vievän ja tilaa vievän induktorin ja samalla rajoittaa värähtelyjen yläaluetta.

Kondensaattori (C3) ei salli transistorin kantaesijännityksen DC-komponentin siirtymistä kvartsiresonaattoriin. Tällainen generaattori voi tuottaa värähtelyjä jopa 25 MHz, mukaan lukien äänitaajuus.

Kaikkien edellä mainittujen generaattoreiden toiminta perustuu kapasitanssista ja induktanssista koostuvan värähtelyjärjestelmän resonanssiominaisuuksiin. Tämän mukaisesti värähtelytaajuus määräytyy näiden elementtien arvoilla.

RC-virtageneraattorit käyttävät vaihesiirron periaatetta resistiivis-kapasitiivisessa piirissä. Yleisimmin käytetty piiri on vaiheensiirtoketju (kuva alla).

RC-generaattoripiiri vaiheensiirtoketjulla

Elementit (R1), (R2), (C1), (C2), (C3) suorittavat vaihesiirron saadakseen itsevärähtelyjen esiintymiseen tarvittavan positiivisen palautteen. Syntyminen tapahtuu taajuuksilla, joilla vaihesiirto on optimaalinen (180 astetta). Vaiheensiirtopiiri vaimentaa signaalia voimakkaasti, joten tällaisella piirillä on lisääntyneet vaatimukset transistorin vahvistukselle. Wien-sillalla varustettu piiri on vähemmän vaativa transistorin parametreille (kuva alla).

RC-generaattoripiiri Wien-sillalla

Kaksois-T-muotoinen Wien-silta koostuu elementeistä (C1), (C2), (R3) ja (R1), (R2), (C3) ja on värähtelytaajuudelle viritetty kapeakaistainen lovisuodatin. Kaikilla muilla taajuuksilla transistori on peitetty syvällä negatiivisella liitännällä.

Toiminnalliset virtageneraattorit

Toiminnalliset generaattorit on suunniteltu generoimaan tietyn muodon pulssisarja (muotoa kuvaa tietty toiminto - tästä nimi). Yleisimmät generaattorit ovat suorakulmaiset (jos pulssin keston suhde värähtelyjaksoon on ½, niin tätä sekvenssiä kutsutaan "meanderiksi"), kolmio- ja sahahammaspulssit. Yksinkertaisin suorakaiteen muotoinen pulssigeneraattori on multivibraattori, joka esitetään ensimmäisenä piirinä aloitteleville radioamatööreille omin käsin koottavaksi (kuva alla).

Multivibraattoripiiri - suorakulmainen pulssigeneraattori

Multivibraattorin erityispiirre on, että se voi käyttää melkein mitä tahansa transistoreita. Pulssien ja niiden välisten taukojen kesto määräytyy transistorien (Rb1), Cb1) ja (Rb2), (Cb2) kantapiireissä olevien kondensaattorien ja vastusten arvojen perusteella.

Virran itsevärähtelytaajuus voi vaihdella hertsien yksiköistä kymmeniin kilohertseihin. HF-itsevärähtelyjä ei voida toteuttaa multivibraattorissa.

Kolmiomaisten (sahahammas) pulssien generaattorit rakennetaan pääsääntöisesti suorakulmaisten pulssien generaattorien (masteroskillaattori) perusteella lisäämällä korjausketju (kuva alla).

Kolmion muotoinen pulssigeneraattoripiiri

Pulssien muodon, lähes kolmion muotoisen, määrää kondensaattorin C levyjen varaus-purkausjännite.

Estävä generaattori

Estogeneraattoreiden tarkoituksena on tuottaa voimakkaita virtapulsseja, joilla on jyrkät reunat ja pieni käyttösuhde. Taukojen kesto pulssien välillä on paljon pidempi kuin itse pulssien kesto. Estogeneraattoreita käytetään pulssinmuotoilijoissa ja vertailulaitteissa, mutta pääasiallinen sovellusalue on master-vaakaskannausoskillaattori katodisädeputkiin perustuvissa tiedonnäyttölaitteissa. Estogeneraattoreita käytetään menestyksekkäästi myös tehonmuunnoslaitteissa.

Kenttätransistoreihin perustuvat generaattorit

Kenttätransistorien ominaisuus on erittäin korkea tuloresistanssi, jonka järjestys on verrattavissa elektronisten putkien resistanssiin. Yllä luetellut piiriratkaisut ovat universaaleja, ne on yksinkertaisesti sovitettu erityyppisten aktiivisten elementtien käyttöön. Colpitts, Hartley ja muut generaattorit, jotka on valmistettu kenttätransistorilla, eroavat vain elementtien nimellisarvoista.

Taajuudensäätöpiireillä on samat suhteet. HF-värähtelyjen generoimiseksi yksinkertainen generaattori, joka on valmistettu kenttätransistorille käyttämällä induktiivista kolmipistepiiriä, on jonkin verran parempi. Tosiasia on, että kenttätransistorilla, jolla on korkea tulovastus, ei käytännössä ole shunting vaikutusta induktanssiin, ja siksi suurtaajuusgeneraattori toimii vakaammin.

Melugeneraattorit

Kohinageneraattoreiden ominaisuus on taajuusvasteen tasaisuus tietyllä alueella, eli kaikkien tietylle alueelle sisältyvien taajuuksien värähtelyjen amplitudi on sama. Kohinageneraattoreita käytetään mittauslaitteissa testattavan reitin taajuusominaisuuksien arvioimiseksi. Äänikohinageneraattoreita täydennetään usein taajuusvasteen korjaimella, jotta ne mukautuvat ihmiskuulon subjektiiviseen äänenvoimakkuuteen. Tätä melua kutsutaan "harmaaksi".

Video

On edelleen monia alueita, joilla transistorien käyttö on vaikeaa. Nämä ovat tehokkaita mikroaaltogeneraattoreita tutkasovelluksissa, joissa tarvitaan erityisen tehokkaita korkeataajuisia pulsseja. Tehokkaita mikroaaltotransistoreja ei ole vielä kehitetty. Kaikilla muilla alueilla suurin osa oskillaattorista on valmistettu kokonaan transistoreista. Tähän on useita syitä. Ensinnäkin mitat. Toiseksi virrankulutus. Kolmanneksi luotettavuus. Lisäksi transistorit ovat rakenteensa luonteen vuoksi erittäin helppoja pienentää.