Kotitekoinen korkeataajuinen VHF-generaattori. Kenttätransistoreihin perustuvat LC-generaattorit

Hyvää iltapäivää, rakkaat radioamatöörit! Tervetuloa sivuille ""

Kokoamme signaaligeneraattorin - toimintogeneraattorin. Osa 1.

Tällä oppitunnilla Koulut aloitteleville radioamatööreille Jatkamme radiolaboratoriomme täyttämistä tarvittavilla mittauslaitteilla. Tänään aloitamme keräämisen toimintogeneraattori. Tämä laite on välttämätön radioamatöörin käytännössä erilaisten asettamiseen amatööriradiopiirit– vahvistimet, digitaaliset laitteet, erilaiset suodattimet ja monet muut laitteet. Esimerkiksi tämän generaattorin kokoamisen jälkeen pidämme pienen tauon, jonka aikana teemme yksinkertaisen kevyen musiikkilaitteen. Joten, jotta piirin taajuussuodattimet voidaan määrittää oikein, tämä laite on meille erittäin hyödyllinen.

Miksi tätä laitetta kutsutaan toiminnalliseksi generaattoriksi, ei vain generaattoriksi (matalataajuinen generaattori, suurtaajuusgeneraattori). Valmistamamme laite tuottaa lähdöissään kolme erilaista signaalia: sinimuotoista, suorakulmaista ja sahahammasta. Suunnittelun pohjaksi otamme S. Andreevin kaavion, joka on julkaistu verkkosivulla kohdassa: Piirit – Generaattorit.

Ensinnäkin meidän on tutkittava huolellisesti piiri, ymmärrettävä sen toimintaperiaate ja kerättävä tarvittavat osat. Erikoistetun mikropiirin käytön ansiosta piirissä ICL8038 joka on juuri tarkoitettu toimintogeneraattorin rakentamiseen, suunnittelu osoittautuu melko yksinkertaiseksi.

Tuotteen hinta riippuu tietysti valmistajasta ja myymälän kyvyistä ja monista muista tekijöistä, mutta tässä tapauksessa pyrimme yhteen päämäärään: löytää tarvittava radiokomponentti, joka olisi hyväksyttävän laadukas ja , mikä tärkeintä, edullinen. Olet todennäköisesti huomannut, että mikropiirin hinta riippuu suuresti sen merkinnästä (AC, BC ja SS). Mitä halvempi siru, sitä huonompi sen suorituskyky. Suosittelen valitsemaan "BC"-sirun. Sen ominaisuudet eivät eroa paljoa "AS:n" ominaisuuksista, mutta paljon paremmat kuin "SS:n". Mutta periaatteessa tietysti tämä mikropiiri toimii myös.

Kokoamme yksinkertaisen toimintogeneraattorin aloittelevan radioamatöörin laboratorioon

Hyvää päivää, rakkaat radioamatöörit! Tänään jatkamme keräämistämme toimintogeneraattori. Jotta et hyppää sivuston sivuilla, julkaisen sen uudelleen toiminnallinen generaattorin piirikaavio, jonka kokoamme:

Lähetän myös tietolomakkeen (tekninen kuvaus) ICL8038- ja KR140UD806-mikropiireistä:

(151,5 KiB, 5 859 osumaa)

(130,7 KiB, 3 396 osumaa)

Olen jo kerännyt tarvittavat osat generaattorin kokoamiseen (minulla oli joitain - vakiovastuksia ja napakondensaattoreita, loput ostettiin radioosien kaupasta):

Kalleimmat osat olivat mikropiiri ICL8038 - 145 ruplaa ja kytkimet 5 ja 3 asennoille - 150 ruplaa. Yhteensä joudut käyttämään noin 500 ruplaa tähän järjestelmään. Kuten kuvasta näkyy, viisiasentoinen kytkin on kaksiosainen (yksiosaista ei ollut), mutta tämä ei ole pelottavaa, enemmän on parempi kuin vähemmän, varsinkin kun saatamme tarvita toisen osan. Muuten, nämä kytkimet ovat ehdottoman identtisiä, ja asentojen lukumäärä määräytyy erityisellä pysäyttimellä, jonka voit asettaa haluttuun määrään asentoja itse. Kuvassa minulla on kaksi lähtöliitintä, vaikka teoriassa niitä pitäisi olla kolme: yhteinen, 1:1 ja 1:10. Mutta voit asentaa pienen kytkimen (yksi lähtö, kaksi tuloa) ja kytkeä halutun lähdön yhteen liittimeen. Lisäksi haluan kiinnittää huomion jatkuvaan vastukseen R6. Megaohmin vastusrivillä ei ole luokitusta 7,72 MOhm, lähin arvo on 7,5 MOhm. Halutun arvon saavuttamiseksi sinun on käytettävä toista 220 kOhm vastusta, joka kytkee ne sarjaan.

Haluaisin myös kiinnittää huomionne siihen, että emme lopeta toimintogeneraattorin kokoamista kokoamalla ja säätämällä tätä piiriä. Jotta voisimme työskennellä mukavasti generaattorin kanssa, meidän on tiedettävä, mikä taajuus generoidaan toimintahetkellä, tai meidän on ehkä asetettava tietty taajuus. Jotta lisälaitteita ei käytetä näihin tarkoituksiin, varustamme generaattorimme yksinkertaisella taajuusmittarilla.

Oppitunnin toisessa osassa tutkimme toista painettujen piirilevyjen valmistusmenetelmää - LUT-menetelmää (laser-rauta). Luomme itse taulun suositussa radioamatööriradiossa ohjelma painettujen piirilevyjen luomiseen – SPRINTIN ASETTELU.

En vielä selitä sinulle, kuinka tämän ohjelman kanssa työskentelet. Seuraavalla oppitunnilla, videotiedostossa, näytän sinulle kuinka piirilevymme luodaan tässä ohjelmassa sekä koko levyn valmistusprosessi LUT-menetelmällä.

RF-generaattorit

Joten minkä tahansa lähettimen tärkein lohko on generaattori. Se, kuinka vakaa ja tarkka generaattori toimii, määrittää, pystyykö joku poimimaan lähetetyn signaalin ja vastaanottamaan sen normaalisti.

Rakkaassa Internetissämme on yksinkertaisesti paljon erilaisia ​​bugipiirejä, jotka käyttävät erilaisia ​​generaattoreita. Luokittelemme nyt tätä erää hieman.

Kaikkien annettujen piirien osien nimellisarvot on laskettu ottaen huomioon, että piirin toimintataajuus on 60...110 MHz (eli kattaa suosikki VHF-alueemme).

"Tyylilajin klassikot".

Transistori on kytketty yhteisen kantapiirin mukaan. Vastusjännitteen jakaja R1-R2 luo toimintapistepoikkeaman alustaan. Kondensaattori C3 ohittaa R2:n korkealla taajuudella.

R3 sisältyy emitteripiiriin rajoittamaan transistorin läpi kulkevaa virtaa.

Kondensaattori C1 ja käämi L1 muodostavat taajuutta asettavan värähtelypiirin.

Conder C2 tarjoaa positiivisen palautteen (POF), jota tarvitaan generointiin.

Sukupolven mekanismi

Yksinkertaistettu kaavio voidaan esittää seuraavasti:

Transistorin sijasta laitamme tietyn "elementin, jolla on negatiivinen resistanssi". Pohjimmiltaan se on vahvistava elementti. Eli virta sen lähdössä on suurempi kuin virta sisääntulossa (joten se on hankalaa).

Tämän elementin tuloon on kytketty värähtelevä piiri. Palaute syötetään elementin lähdöstä samaan värähtelypiiriin (kondensaattorin C2 kautta). Näin ollen kun virta elementin sisääntulossa kasvaa (silmukkakondensaattori latautuu), myös ulostulovirta kasvaa. Palautteen kautta se syötetään takaisin värähtelypiiriin - "latautuu". Tämän seurauksena vaimentamattomat värähtelyt asettuvat piiriin.

Kaikki osoittautui yksinkertaisempaa kuin höyrytetyt nauriit (kuten aina).

Lajikkeet

Laajasta Internetistä löydät myös seuraavan saman generaattorin toteutuksen:

Piiriä kutsutaan "kapasitiiviseksi kolmipisteiseksi". Toimintaperiaate on sama.

Kaikissa näissä järjestelyissä generoitu signaali voidaan poistaa joko suoraan kollektorista VT 1 tai tähän tarkoitukseen voidaan käyttää silmukkakäämiin kytkettyä kytkentäkäämiä.

Valitsen tämän mallin ja suosittelen sitä sinulle.

R1 – rajoittaa generaattorin virtaa,

R2 – asettaa perussiirtymän,

C1, L1 – värähtelypiiri,

C2 – Conder POS

Kelalla L1 on väliotto, johon transistorin emitteri on kytketty. Tämän hanan ei tulisi sijaita tarkalleen keskellä, vaan lähempänä kelan "kylmää" päätä (eli sitä, joka on kytketty virtajohtoon). Lisäksi et voi tehdä hanaa ollenkaan, vaan kelaa lisäkela, eli tee muuntaja:

Nämä suunnitelmat ovat identtisiä.

Sukupolvimekanismi:

Ymmärtääksemme, kuinka tällainen generaattori toimii, katsotaanpa toista piiriä. Tässä tapauksessa vasen (kaavion mukaan) käämi on toissijainen, oikea - ensisijainen.

Kun C1:n ylemmän levyn jännite kasvaa (eli toisiokäämin virta kulkee "ylös"), transistorin kantaan syötetään avauspulssi takaisinkytkentäkondensaattorin C2 kautta. Tämä saa transistori kohdistamaan virran ensiökäämiin, tämä virta saa toisiokäämin virran kasvamaan. Energiaa on täydennetty. Yleensä kaikki on myös melko yksinkertaista.

Lajikkeet.

Pieni tietotaitoni: voit laittaa diodin yhteisen ja pohjan väliin:

Kaikkien näiden piirien signaali poistetaan transistorin emitteristä tai ylimääräisen kytkentäkäämin kautta suoraan piiristä.

Push-pull generaattori laiskoille

Yksinkertaisin generaattoripiiri, jonka olen koskaan nähnyt:

Tässä piirissä voidaan helposti nähdä samankaltaisuus multivibraattorin kanssa. Kerron sinulle lisää - tämä on multivibraattori. Vain kondensaattorin ja vastuksen (RC-piiri) viivepiirien sijaan käytetään tässä induktoreja. Vastus R1 asettaa virran transistorien läpi. Lisäksi ilman sitä sukupolvi ei yksinkertaisesti toimi.

Sukupolvimekanismi:

Oletetaan, että VT1 avautuu, kollektorivirta VT1 kulkee L1:n läpi. Vastaavasti VT2 on kiinni ja avauskantavirta VT1 kulkee L2:n läpi. Mutta koska kelojen resistanssi on 100...1000 kertaa pienempi kuin vastuksen R1 resistanssi, niin silloin kun transistori avataan kokonaan, niiden yli oleva jännite putoaa hyvin pieneen arvoon ja transistori sulkeutuu. Mutta! Koska ennen transistorin sulkemista L1:n läpi kulki suuri kollektorivirta, sulkemishetkellä tapahtuu jännitepiippu (itseinduktio emf), joka syötetään VT2:n kantaan ja avaa sen. Kaikki alkaa alusta, vain toisella generaattorivarrella. Ja niin edelleen…

Tällä generaattorilla on vain yksi etu - valmistuksen helppous. Loput ovat haittoja.

Koska siinä ei ole selkeää ajoituslinkkiä (värähtelevä piiri tai RC-piiri), on erittäin vaikea laskea tällaisen generaattorin taajuutta. Se riippuu käytettyjen transistorien ominaisuuksista, syöttöjännitteestä, lämpötilasta jne. Yleensä on parempi olla käyttämättä tätä generaattoria vakaviin asioihin. Mikroaaltoalueella sitä käytetään kuitenkin melko usein.

Push-pull generaattori koville työntekijöille

Toinen harkitsemamme generaattori on myös push-pull-generaattori. Se sisältää kuitenkin värähtelevän piirin, mikä tekee sen parametreista vakaampia ja ennustettavampia. Vaikka pohjimmiltaan se on myös melko yksinkertainen.

Mitä me täällä näemme?

Näemme värähtelevän piirin L1 C1,
Ja sitten näemme parin jokaisesta olennosta:
Kaksi transistoria: VT1, VT2
Kaksi takaisinkytkentäkondensaattoria: C2, C3
Kaksi esivastusta: R1, R2

Kokenut silmä (ja ei kovin kokenut) löytää tästä piiristä yhtäläisyyksiä multivibraattorin kanssa. No niin se on!

Mitä erityistä tässä järjestelmässä on? Kyllä, koska push-pull-kytkennän käytön ansiosta voit kehittää kaksinkertaista tehoa verrattuna 1-tahtigeneraattoreiden piireihin samalla syöttöjännitteellä ja edellyttäen, että käytetään samoja transistoreita. Vau! No, yleensä hänellä ei ole melkein mitään puutteita :)

Sukupolven mekanismi

Kun kondensaattoria ladataan yhteen tai toiseen suuntaan, virta kulkee yhden takaisinkytkentäkondensaattorin kautta vastaavaan transistoriin. Transistori avautuu ja lisää energiaa "oikeaan" suuntaan. Siinä kaikki viisaus.

En ole nähnyt mitään erityisen hienostuneita versioita tästä järjestelmästä...

Nyt vähän luovuutta.

Logiikkaelementtien generaattori

Jos transistorien käyttö generaattorissa tuntuu vanhentuneelta tai hankalalta tai uskonnollisista syistä mahdottomalta hyväksyä, sieltä on ulospääsy! Mikropiirejä voidaan käyttää transistorien sijasta. Yleensä käytetään logiikkaa: elementtejä NOT, AND-NOT, OR-NOT, harvemmin - Exclusive OR. Yleisesti ottaen vain EI elementtejä tarvitaan, loput ovat ylilyöntejä, jotka vain huonontavat generaattorin nopeusparametreja.

Näemme kauhean suunnitelman.

Neliöt, joissa on reikä oikealla puolella, ovat inverttereitä. No, tai - "elementtejä EI". Reikä osoittaa vain, että signaali on käänteinen.

Mikä on elementti EI banaalin oppimisen kannalta? Eli analogisen tekniikan näkökulmasta? Aivan oikein, tämä on vahvistin, jossa on käänteinen lähtö. Eli milloin lisääntyä jännite vahvistimen sisääntulossa, lähtöjännite on verrannollinen vähenee. Invertteripiiri voidaan kuvata näin (yksinkertaistettu):

Tämä on tietysti liian yksinkertaista. Mutta tässä on totuus.
Tämä ei kuitenkaan ole meille nyt niin tärkeää.

Joten katsotaan generaattoripiiriä. Meillä on:

Kaksi invertteriä (DD1.1, DD1.2)

Vastus R1

Värähtelypiiri L1 C1

Huomaa, että tämän piirin värähtelypiiri on sarja. Eli kondensaattori ja kela sijaitsevat vierekkäin. Mutta tämä on silti värähtelevä piiri, se lasketaan samoilla kaavoilla, eikä se ole huonompi (eikä parempi) kuin sen rinnakkaisvastine.

Aloittaa alusta. Miksi tarvitsemme vastuksen?

Vastus luo negatiivisen takaisinkytkennän (NFB) elementin DD1.1 lähdön ja sisääntulon välille. Tämä on tarpeen vahvistuksen pitämiseksi hallinnassa - tämä on yksi, ja myös - alkubiasin luomiseksi elementin sisääntuloon - tämä on kaksi. Katsomme, kuinka tämä toimii yksityiskohtaisesti jossain analogista tekniikkaa käsittelevässä opetusohjelmassa. Ymmärrämme nyt, että tämän vastuksen ansiosta elementin lähdössä ja sisääntulossa tulosignaalin puuttuessa asettuu jännite, joka on yhtä suuri kuin puolet syöttöjännitteestä. Tarkemmin sanottuna loogisen "nollan" ja "yksi" jännitteiden aritmeettinen keskiarvo. Älkäämme nyt murehtiko tätä, meillä on vielä paljon tehtävää...

Joten yhdelle elementille saimme invertoivan vahvistimen. Eli vahvistin, joka "kääntää" signaalin ylösalaisin: jos sisääntulossa on paljon, lähdössä on vähän ja päinvastoin. Toinen elementti tekee tästä vahvistimesta ei-invertoivan. Eli se kääntää signaalin uudelleen. Ja tässä muodossa vahvistettu signaali syötetään lähtöön, värähtelypiiriin.

Katsotaanpa tarkkaan värähtelypiiriä? Miten se otetaan käyttöön? Oikein! Se on kytketty vahvistimen lähdön ja tulon väliin. Eli se luo positiivista palautetta (POF). Kuten tiedämme jo aiempien generaattoreiden tarkastelusta, POS tarvitaan generaattorille, kuten valerian on kissalle. Mitä yksikään generaattori ei voi tehdä ilman myyntipisteitä? Aivan oikein - innostu. Ja aloita generointi...

Kaikki varmaan tietävät tämän asian: jos kytket mikrofonin vahvistimen tuloon ja kaiuttimen lähtöön, kun tuot mikrofonin kaiuttimeen, alkaa ilkeä "pilli". Tämä ei ole muuta kuin sukupolvi. Syötämme signaalin vahvistimen lähdöstä tuloon. POS tulee näkyviin. Tämän seurauksena vahvistin alkaa tuottaa.

Lyhyesti sanottuna, LC-piirin avulla generaattoriimme luodaan PIC, joka johtaa generaattorin virittymiseen värähtelypiirin resonanssitaajuudella.

No onko vaikeaa?
Jos(vaikea)
{
me raaputamme (nauris);
lue uudestaan;
}

Puhutaanpa nyt tällaisten generaattoreiden tyypeistä.

Ensinnäkin värähtelevän piirin sijasta voit kytkeä kvartsin päälle. Tuloksena on stabiloitu generaattori, joka toimii kvartsitaajuudella:

Jos sisällytät elementin DD1.1 käyttöjärjestelmäpiiriin vastuksen sijaan värähtelevän piirin, voit käynnistää generaattorin käyttämällä kvartsiharmonisia. Yliaaltojen saamiseksi on välttämätöntä, että piirin resonanssitaajuus on lähellä tämän harmonisen taajuutta:

Äskettäin he toivat sen minulle korjattavaksi generaattori GUK-1. Ei väliä mitä ajattelin myöhemmin, vaihdoin välittömästi kaikki elektrolyytit. Voi ihme! Kaikki toimi. Generaattori on neuvostoajasta, ja kommunistien asenne radioamatööreihin oli sellainen X... ettei halua muistaa.

Tässä generaattori haluaisi olla parempi. Tietenkin tärkein haitta on suurtaajuisen generaattorin taajuuden asettaminen. Ainakin he asensivat yksinkertaisen noonien, joten minun piti lisätä ylimääräinen trimmauskondensaattori ilmadielektrisellä (kuva 1). Totta puhuen, valitsin sille paikan erittäin huonosti, minun olisi pitänyt siirtää sitä vähän. Luulen, että otat tämän huomioon.

Kahvan asentamiseksi piti pidentää trimmerin akselia, kuparilankaa, jonka halkaisija oli 3 mm. Kondensaattori on kytketty rinnan pääohjausyksikön kanssa joko suoraan tai "venytyskondensaattorin" kautta, mikä lisää entisestään RF-generaattorin virityksen sujuvuutta. Kasaa varten vaihdoin myös lähtöliittimet - sukulaiseni olivat jo kyynelissä. Tähän loppui remontti. En tiedä mistä generaattoripiiri tuli, mutta näyttää siltä, ​​​​että kaikki sopii yhteen. Ehkä siitä on hyötyä myös sinulle.
Universaalin yhdistetyn generaattorin GUK-1 kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 1. Laite sisältää kaksi generaattoria, matalataajuisen generaattorin ja suurtaajuusgeneraattorin.

TEKNISET TIEDOT

1. RF-generaattorin taajuusalue 150 kHz - 28 MHz katetaan viidellä alialueella, joilla on seuraavat taajuudet:
1 osakaista 150 - 340 kHz
II 340 - 800 kHz
III 800 - 1800 kHz
IV 4,0 - 10,2 MHz
V 10,2 - 28,0 MHz

2. HF-asennusvirhe enintään ±5 %.
3. RF-generaattori tarjoaa tasaisen lähtöjännitteen säädön välillä 0,05 mV - 0,1 V.
4. Generaattori tarjoaa seuraavan tyyppisiä töitä:
a) jatkuva tuotanto;
b) sisäinen amplitudimodulaatio sinimuotoisella jännitteellä taajuudella 1 kHz.
5. Modulaatiosyvyys vähintään 30 %.
6. RF-generaattorin lähtöresistanssi on enintään 200 ohmia.
7. Matalataajuinen generaattori tuottaa 5 kiinteää taajuutta: 100 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 5 kHz, 15 kHz.
8. LF-generaattorin sallittu taajuuspoikkeama on enintään ±10 %.
9. Matalataajuisen generaattorin lähtöresistanssi on enintään 600 ohmia.
10. LF-lähtöjännite on säädettävissä tasaisesti välillä 0 - 0,5 V.
11. Laitteen itsekuumenemisaika on 10 minuuttia.
12. Laite saa virtansa 9 V:n Krona-akusta.

MATATAAJUINEN GENERAATTORI

Matalataajuusgeneraattori kootaan käyttämällä transistoreja VT1 ja VT3. Generoinnin syntymiseen tarvittava positiivinen takaisinkytkentä poistetaan vastuksesta R10 ja syötetään transistorin VT1 kantapiiriin kondensaattorin C1 ja vastaavan kytkimellä B1 valitun vaiheensiirtopiirin kautta (esimerkiksi C2, C3, C12.). Yksi ketjun vastuksista on viritysvastus (R13), jolla voit säätää matalataajuisen signaalin generointitaajuutta. Vastus R6 asettaa alkubiasin transistorin VT1 perusteella. Transistori VT2 sisältää piirin generoitujen värähtelyjen amplitudin stabiloimiseksi. Sinimuotoinen lähtöjännite C1:n ja R1:n kautta syötetään säädettävälle vastukselle R8, joka säätelee matalataajuisen generaattorin lähtösignaalia ja säätelee korkeataajuisen generaattorin amplitudimodulaation syvyyttä.

KORKEATAAJUINEN GENERAATTORI

RF-generaattori on toteutettu transistoreilla VT5 ja VT6. Generaattorin lähdöstä C26:n kautta signaali syötetään vahvistimeen, joka on koottu transistoreille VT7 ja VT8. RF-signaalimodulaattori kootaan käyttämällä transistoreja VT4 ja VT9. Samoja transistoreita käytetään lähtösignaalin amplitudin stabilointipiirissä. Ei olisi huono idea tehdä tälle generaattorille vaimennin, joko T- tai P-tyyppinen. Tällaiset vaimentimet voidaan laskea käyttämällä sopivia laskimia laskettaessa ja. Siinä näyttää olevan kaikki. Hyvästi. K.V.Yu.

Lataa kaavio.

RF-generaattorin piirilevypiirros

LAY-muotoisen piirustuksen tarjosi ystävällisesti Igor Rozhkov, josta kiitän häntä itsestäni ja niille, joille tämä piirros on hyödyllinen.

Alla oleva arkisto sisältää Igor Rozhkovin tiedoston teollisesta amatööriradiogeneraattorista viidellä HF-kaistalla - GUK-1. Levy on esitetty *.lay-muodossa ja sisältää muunnelman piiristä (kuudes kytkin taajuudelle 1,8 - 4 MHz), joka on julkaistu aiemmin Radio 1982 -lehdessä, nro 5, s. 55
Lataa PCB-piirustus.

GUK-1-generaattorin muutos

FM-modulaatio GUK-1-generaattorissa.

Toinen idea GUK-1-generaattorin modernisointi, En ole kokeillut, koska minulla ei ole omaa generaattoria, mutta teoriassa kaiken pitäisi toimia. Tämän muunnoksen avulla voit konfiguroida sekä vastaanotto- että lähetyslaitteiden solmut, jotka toimivat taajuusmodulaatiolla, esimerkiksi CB-radioasemilla. Ja, mikä ei ole merkityksetöntä, voit säätää kantoaaltoa käyttämällä vastusta Rп. Varikapeiden esijännittämiseen käytettävä jännite on stabiloitava. Näihin tarkoituksiin voit käyttää yksisiruiset kolminapaiset stabilisaattorit 5 V jännitteeseen ja itse stabilisaattorin pieneen jännitehäviöön. Viimeisenä keinona voit koota parametrisen stabilisaattorin, joka koostuu vastuksesta ja KS156A zener-diodista. Arvioidaan Zener-diodipiirin vastuksen arvo. KS156A:n stabilointivirta vaihtelee välillä 3mA - 55mA. Valitaan Zener-diodin alkuvirta 20 mA. Tämä tarkoittaa, että 9 V:n syöttöjännitteellä ja 5,6 V:n zener-diodin stabilointijännitteellä vastuksen pitäisi pudota 20 mA virralla 9 - 5,6 = 3,4 V. R = U/I = 3,4/0,02 = 170 ohmia. Tarvittaessa vastuksen arvoa voidaan muuttaa. Modulaatiosyvyyttä säätelee sama säädettävä vastus R8 - matalataajuinen lähtöjännitteen säädin. Jos haluat muuttaa modulaatiosyvyyden säätörajoja, voit valita vastuksen arvon R*.

Tämä kirja käsittelee miniatyyritransistoriradiolähetinlaitteiden luomisessa käytettyjen piiriratkaisujen ominaisuuksia. Asiaankuuluvissa luvuissa on tietoa yksittäisten yksiköiden ja kaskadien toimintaperiaatteista ja toiminnan ominaisuuksista, kytkentäkaavioista sekä muusta yksinkertaisten radiolähettimien ja radiomikrofonien itsenäiseen rakentamiseen tarvittavasta tiedosta. Erillinen luku on omistettu lyhyen kantaman viestintäjärjestelmien transistorimikrolähettimien käytännön suunnitelmien tarkasteluun.

Kirja on tarkoitettu aloitteleville radioamatööreille, jotka ovat kiinnostuneita miniatyyritransistoriradiolähetinlaitteiden yksiköiden ja kaskadien piirisuunnitteluratkaisujen ominaisuuksista.

Aiemmin käsitellyissä LC-generaattoreiden piiriratkaisuissa aktiivisena elementtinä käytettiin bipolaarista transistoria. Pienikokoisten radiolähettimien ja radiomikrofonien kehittämisessä kenttätransistoreille valmistettuja aktiivisten elementtien piirejä käytetään kuitenkin laajalti. Kenttätransistoreiden, joita usein kutsutaan kanava- tai unipolaariseksi, tärkein etu on niiden korkea tuloresistanssi, joka on verrattavissa elektronisten putkien tuloresistanssiin. Erityinen ryhmä koostuu kenttätransistoreista, joissa on eristetty hila.

Vaihtovirtaa varten suurtaajuusgeneraattorin aktiivisen elementin kenttätransistori voidaan kytkeä yhteiseen lähteeseen, yhteiseen hilaan tai yhteiseen nieluun. Mikrolähettimiä kehitettäessä käytetään useammin piiriratkaisuja, joissa AC-kenttätransistori on kytketty piiriin, jossa on yhteinen nielu. Tämä kenttätransistorin kytkentäpiiri on samanlainen kuin kytkentäpiiri, jossa on yhteinen kollektori bipolaaritransistoria varten. Kenttätransistorista tehdyssä aktiivisessa elementissä, joka on kytketty piiriin, jossa on yhteinen nielu, kuorma kytketään transistorin lähdepiiriin ja lähtöjännite poistetaan lähteestä suhteessa runkoväylään.

Tällaisen portaan, jota usein kutsutaan lähdeseuraajaksi, jännitevahvistus on lähellä yksikköä, eli lähtöjännite on lähes yhtä suuri kuin tulojännite. Tässä tapauksessa tulo- ja lähtösignaalien välillä ei ole vaihesiirtoa. Lähteen seuraajat erottuvat suhteellisen alhaisesta tuloimpedanssista ja korkeasta tuloimpedanssista. Lisäksi tällaisille portaille on ominaista alhainen tulokapasitanssi, mikä johtaa tuloresistanssin kasvuun korkeilla taajuuksilla.

Yksi kenttätransistoreihin perustuvien LC-generaattoreiden sekä bipolaarisiin transistoreihin perustuvien generaattoreiden luokittelukriteereistä on positiivisen takaisinkytkentäpiirin piirisuunnittelu. PIC:n käytetystä piirikaaviosta riippuen tällaiset generaattorit jaetaan generaattoreihin, joissa on induktiivinen kytkentä, kapasitiivisella kytkennällä ja kolmipistegeneraattoreiksi (ns. kolmipistegeneraattoreiksi). Induktiivisesti kytketyissä generaattoreissa positiivinen takaisinkytkentäpiiri transistorin tulo- ja lähtöelektrodien välillä muodostetaan induktiivisella kytkennällä ja kapasitiivisesti kytketyissä generaattoreissa kapasitiivisella kytkennällä. Kolmipiste-RF-generaattoreissa, jotka puolestaan ​​on jaettu induktiivisiin ja kapasitiivisiin kolmipisteisiin, resonanssipiiri on kytketty aktiiviseen elementtiin kolmesta pisteestä.

On huomattava, että kehitettäessä suurtaajuisia generaattoreita miniatyyriradiolähetinlaitteisiin, piiriratkaisut kenttätransistoreilla, jotka perustuvat induktiivisen kolmipisteen käyttöön (Hartley-piiri), ovat erityisen suosittuja. Tosiasia on, että korkeilla taajuuksilla kenttätransistorin kompleksinen tuloresistanssi on suuri. Siksi transistori ei käytännössä ohita resonanssipiiriä, eli sillä ei ole vaikutusta sen parametreihin. Kaavakuva yhdestä korkeataajuisen LC-generaattorin vaihtoehdosta, joka on tehty Hartley-piirin mukaan kenttätransistorille, joka on kytketty vaihtovirralla yhteisen nielun piirin mukaisesti, on esitetty kuvassa. 3.10.

Riisi. 3.10. Kaavio LC-oskillaattorista, joka perustuu kenttätransistoriin Hartley-piirin mukaan

Tarkasteltavana olevassa piirissä LC-generaattorin aktiivinen elementti on tehty kenttätransistorista VT1, joka on kytketty vaihtovirran mukaan lähdeseuraajapiirin mukaan eli yhteisellä nielulla. Transistorin tyhjennyselektrodi on kytketty kotelon väylään kondensaattorin C2 kautta. Resonanssipiirin muodostavat virityskondensaattori C1 ja rinnakkain kytketty induktori L1, joiden parametrit määräävät syntyvien värähtelyjen taajuuden. Tämä piiri on kytketty kenttätransistorin VT1 hilapiiriin.

Resonanssipiirissä syntyvät värähtelyt syötetään transistorin VT1 hilaan. Tulosignaalin positiivisella puoliaallolla hilaan syötetään vastaavasti positiivinen jännite, jonka seurauksena kanavan johtavuus kasvaa ja nieluvirta kasvaa. Värähtelyn negatiivisella puoliaallolla hilaan syötetään vastaavasti negatiivinen jännite, jonka seurauksena kanavan johtavuus pienenee ja nieluvirta pienenee. Transistorin VT1 lähdeelektrodista otettu jännite syötetään resonanssipiiriin, nimittäin kelan L1 lähtöön, joka transistorin lähteen suhteen on kytketty nostoautomuuntajapiirin mukaisesti. Tämän sisällyttämisen avulla voit nostaa positiivisen takaisinkytkentäpiirin lähetyskerrointa vaaditulle tasolle, eli se varmistaa amplituditasapainon ehdon noudattamisen. Vaihetasapainoehdon täyttyminen varmistetaan kytkemällä transistori VT1 päälle yhteisen nielun piirin mukaisesti.

Amplituditasapainon ja vaihetasapainon ehtojen noudattaminen johtaa stabiilien värähtelyjen syntymiseen värähtelypiirin resonanssitaajuudella. Tässä tapauksessa generoidun signaalin taajuutta voidaan muuttaa käyttämällä värähtelypiirin virityskondensaattoria C1. Generaattorin tuottama lähtösignaali poistetaan kenttätransistorin VT1 lähdeelektrodista.

Mikrolähettimien suurtaajuusgeneraattoreita suunniteltaessa käytetään usein kenttätransistoreilla varustettuja piiriratkaisuja, jotka perustuvat kapasitiivisen kolmipisteen käyttöön (Colpitts-piiri). Kaavakuva yhdestä korkeataajuisen LC-generaattorin vaihtoehdosta, joka on valmistettu Colpitts-piirin mukaisesti kenttätransistorille, joka on kytketty vaihtovirralla yhteisen nielun piirin mukaisesti, on esitetty kuvassa. 3.11.

Riisi. 3.11. Kaavio LC-oskillaattorista, joka perustuu kenttätransistoriin Colpitts-piirin mukaan

Tämän LC-generaattorin aktiivinen elementti on tehty kenttätransistorista VT1, joka on kytketty vaihtovirtaa varten yhteisen nielun piirin mukaisesti. Tässä tapauksessa transistorin nieluelektrodi on suljettu kotelon väylään kondensaattorin C5 kautta. Rinnakkaisresonanssipiiri muodostuu kelasta L1 ja kondensaattoreista C1 - C4, joiden parametrit määräävät syntyvien värähtelyjen taajuuden. Tämä piiri sisältyy kenttätransistorin hilapiiriin.

Resonanssipiirissä syntyvät värähtelyt syötetään transistorin VT1 hilaan. Transistorin VT1 lähdeelektrodista otettu jännite syötetään takaisinkytkentäpiirin kautta resonanssipiiriin, eli kondensaattoreiden C3 ja C4 kytkentäpisteeseen muodostaen kapasitiivisen jakajan. Kondensaattorien C3 ja C4 kapasitanssien sopivien arvojen sekä näiden arvojen vaaditun suhteen valitseminen antaa sinun valita positiivisen takaisinkytkentäpiirin lähetyskertoimen tason, joka varmistaa amplituditasapainon ehtojen noudattamisen. Vaihetasapainoehdon täyttyminen varmistetaan kytkemällä transistori VT1 päälle yhteisen nielun piirin mukaisesti.

Amplituditasapainon ja vaihetasapainon ehtojen noudattaminen varmistaa vakaan värähtelyn esiintymisen värähtelypiirin resonanssitaajuudella. Tässä tapauksessa generoidun signaalin taajuutta voidaan muuttaa käyttämällä kondensaattoria C2 (karkea viritys) ja kondensaattoria C1 (hienosäätö). Generaattorin tuottama noin 5 MHz:n lähtösignaali poistetaan kenttätransistorin VT1 lähdeelektrodista.

Radioamatöörit tarvitsevat erilaisia ​​radiosignaaleja. Tämä edellyttää matalataajuisen ja korkeataajuisen generaattorin läsnäoloa. Usein tämän tyyppistä laitetta kutsutaan transistorigeneraattoriksi sen suunnitteluominaisuuden vuoksi.

Lisäinformaatio. Virtageneraattori on itsevärähtelevä laite, joka on luotu ja jota käytetään tuottamaan sähköenergiaa verkossa tai muuttamaan yhden tyyppisen energian toiseksi tietyllä hyötysuhteella.

Itsevärähtelevät transistorilaitteet

Transistorigeneraattori on jaettu useisiin tyyppeihin:

• lähtösignaalin taajuusalueen mukaan;
• generoidun signaalin tyypin mukaan;
• toiminta-algoritmin mukaan.

Taajuusalue on yleensä jaettu seuraaviin ryhmiin:

• 30 Hz-300 kHz – alhainen alue, merkitty matalaksi;
• 300 kHz-3 MHz – keskialue, nimetty keskialue;
• 3-300 MHz – korkea kantama, merkitty HF;
• yli 300 MHz – erittäin korkea kantama, nimetty mikroaaltouuniksi.

Näin radioamatöörit jakavat kantamat. Äänitaajuuksille ne käyttävät 16 Hz - 22 kHz aluetta ja jakavat sen myös mataliin, keskitasoihin ja korkeisiin ryhmiin. Nämä taajuudet ovat kaikissa kodin äänivastaanottimissa.

Seuraava jako perustuu signaalilähdön tyyppiin:

• sinimuotoinen – signaali annetaan sinimuotoisella tavalla;
• toiminnallinen – lähtösignaaleilla on erityisesti määritelty muoto, esimerkiksi suorakaiteen tai kolmion muotoinen;
• kohinageneraattori – lähdössä havaitaan tasainen taajuusalue; vaihteluvälit voivat vaihdella kuluttajien tarpeiden mukaan.

Transistorivahvistimet eroavat toiminta-algoritmistaan:

• RC - pääsovellusalue - matala alue ja äänitaajuudet;
• LC - pääsovellusalue - korkeat taajuudet;
• Estooskillaattori - käytetään tuottamaan pulssisignaaleja korkealla käyttöjaksolla.

Kuva sähkökaavioista

Harkitse ensin sinimuotoisen signaalin saamista. Tunnetuin tämän tyyppiseen transistoriin perustuva oskillaattori on Colpitts-oskillaattori. Tämä on pääoskillaattori, jossa on yksi induktanssi ja kaksi sarjaan kytkettyä kondensaattoria. Sitä käytetään tarvittavien taajuuksien luomiseen. Loput elementit tarjoavat transistorin vaaditun toimintatilan tasavirralla.

Lisäinformaatio. Edwin Henry Colpitz oli Western Electricin innovaatiopäällikkö viime vuosisadan alussa. Hän oli edelläkävijä signaalivahvistimien kehittämisessä. Ensimmäistä kertaa hän tuotti radiopuhelimen, joka mahdollisti keskustelut Atlantin yli.

Hartley-mestarioskillaattori on myös laajalti tunnettu. Se, kuten Colpitts-piiri, on melko yksinkertainen koota, mutta vaatii kierretyn induktanssin. Hartley-piirissä yksi kondensaattori ja kaksi sarjaan kytkettyä kelaa tuottavat tuotantoa. Piiri sisältää myös lisäkapasitanssin positiivisen palautteen saamiseksi.

Edellä kuvattujen laitteiden pääasiallinen käyttöalue on keski- ja korkeat taajuudet. Niitä käytetään kantoaaltotaajuuksien saamiseksi sekä pienitehoisten sähköisten värähtelyjen tuottamiseen. Kotitalouksien radioasemien vastaanottolaitteet käyttävät myös oskillaatiogeneraattoreita.

Kaikki luetellut sovellukset eivät siedä epävakaa vastaanottoa. Tätä varten piiriin tuodaan toinen elementti - itsevärähtelyjen kvartsiresonaattori. Tässä tapauksessa suurtaajuusgeneraattorin tarkkuudesta tulee melkein vakio. Se saavuttaa prosentin miljoonasosat. Radiovastaanottimien vastaanottolaitteissa kvartsia käytetään yksinomaan vastaanoton vakauttamiseksi.

Mitä tulee matalataajuisiin ja äänigeneraattoreihin, tässä on erittäin vakava ongelma. Viritystarkkuuden lisäämiseksi tarvitaan induktanssin lisääminen. Mutta induktanssin kasvu johtaa kelan koon kasvuun, mikä vaikuttaa suuresti vastaanottimen mittoihin. Siksi kehitettiin vaihtoehtoinen Colpitts-oskillaattoripiiri - Piercen matalataajuinen oskillaattori. Siinä ei ole induktanssia, ja sen sijaan käytetään kvartsi-itsevärähtelyresonaattoria. Lisäksi kvartsiresonaattorin avulla voit katkaista värähtelyjen ylärajan.

Tällaisessa piirissä kapasitanssi estää transistorin kantaesijännityksen vakiokomponenttia pääsemästä resonaattoriin. Täällä voidaan tuottaa 20-25 MHz signaaleja, mukaan lukien ääni.

Kaikkien tarkasteltujen laitteiden suorituskyky riippuu kapasitanssien ja induktanssien koostuvan järjestelmän resonanssiominaisuuksista. Tästä seuraa, että taajuus määräytyy kondensaattorien ja käämien tehdasominaisuuksien mukaan.

Tärkeä! Transistori on puolijohteesta valmistettu elementti. Siinä on kolme lähtöä ja se pystyy ohjaamaan suurta virtaa ulostulossa pienestä tulosignaalista. Elementtien teho vaihtelee. Käytetään sähköisten signaalien vahvistamiseen ja kytkemiseen.

Lisäinformaatio. Ensimmäisen transistorin esittely pidettiin vuonna 1947. Sen johdannainen, kenttätransistori, ilmestyi vuonna 1953. Vuonna 1956 Fysiikan Nobel-palkinto myönnettiin bipolaaritransistorin keksimisestä. Viime vuosisadan 80-luvulla tyhjiöputket pakotettiin kokonaan pois radioelektroniikasta.

Toimiva transistorigeneraattori

Itsevärähtelytransistoreihin perustuvat toiminnalliset generaattorit on keksitty tuottamaan menetelmällisesti toistuvia tietyn muotoisia pulssisignaaleja. Niiden muodon määrää toiminto (tämän seurauksena ilmestyi koko samanlaisten generaattorien ryhmän nimi).

Impulsseja on kolme päätyyppiä:

• suorakulmainen;
• kolmion muotoinen;
• sahahammas.

Multivibraattori mainitaan usein esimerkkinä yksinkertaisimmasta suorakaiteen muotoisten signaalien LF-tuottajasta. Siinä on yksinkertaisin piiri DIY-kokoonpanoon. Radioelektroniikkainsinöörit aloittavat usein sen toteuttamisesta. Tärkein ominaisuus on tiukkojen vaatimusten puuttuminen transistorien luokituksille ja muodosta. Tämä johtuu siitä, että multivibraattorin toimintajakso määräytyy transistorien sähköpiirin kapasitanssien ja vastusten perusteella. Multivibraattorin taajuus vaihtelee 1 Hz:stä useisiin kymmeniin kHz:eihin. Täällä on mahdotonta järjestää suurtaajuisia värähtelyjä.

Saha- ja kolmiosignaalit saadaan lisäämällä lisäpiiri vakiopiiriin, jonka lähdössä on suorakaiteen muotoisia pulsseja. Tämän lisäketjun ominaisuuksista riippuen suorakulmaiset pulssit muunnetaan kolmiomaisiksi tai sahahampaisiksi pulsseiksi.

Estävä generaattori

Pohjimmiltaan se on vahvistin, joka on koottu yhteen kaskadiin järjestettyjen transistorien pohjalta. Käyttöalue on kapea - vaikuttavien, mutta ajallisesti ohimenevien (kesto tuhannesosista useisiin kymmeniin mikrosekunteihin) pulssisignaalien lähde, joilla on suuri induktiivinen positiivinen palaute. Käyttösuhde on yli 10 ja suhteellisissa arvoissa voi olla useita kymmeniä tuhansia. Edessä on vakava terävyys, käytännössä se ei eroa muodoltaan geometrisesti säännöllisistä suorakulmioista. Niitä käytetään katodisädelaitteiden (kinescope, oskilloskooppi) näytöissä.

Kenttätransistoreihin perustuvat pulssigeneraattorit

Suurin ero kenttätransistorien välillä on, että tuloresistanssi on verrattavissa elektronisten putkien resistanssiin. Colpitt- ja Hartley-piirit voidaan koota myös kenttätransistoreilla, vain kelat ja kondensaattorit tulee valita asianmukaisin teknisin ominaisuuksin. Muuten kenttätransistorigeneraattorit eivät toimi.

Taajuuden asettaviin piireihin sovelletaan samoja lakeja. Korkeataajuisten pulssien tuotantoon soveltuu paremmin tavanomainen kenttätransistoreilla koottu laite. Kenttätransistori ei ohita piirien induktanssia, joten RF-signaaligeneraattorit toimivat vakaammin.

Regeneraattorit

Generaattorin LC-piiri voidaan korvata lisäämällä aktiivinen ja negatiivinen vastus. Tämä on regeneratiivinen tapa hankkia vahvistin. Tällä piirillä on positiivinen palaute. Tämän ansiosta värähtelypiirin häviöt kompensoidaan. Kuvattua piiriä kutsutaan regeneroiduksi.

Melugeneraattori

Suurin ero on matalien ja korkeiden taajuuksien yhtenäiset ominaisuudet vaaditulla alueella. Tämä tarkoittaa, että kaikkien tämän alueen taajuuksien amplitudivaste ei ole erilainen. Niitä käytetään pääasiassa mittalaitteissa ja sotilasteollisuudessa (erityisesti lentokoneissa ja rakettiteollisuudessa). Lisäksi niin sanottua "harmaata" kohinaa käytetään ihmisen korvan äänen havaitsemiseen.

Yksinkertainen DIY-äänigeneraattori

Tarkastellaan yksinkertaisinta esimerkkiä - ulvoa apinaa. Tarvitset vain neljä elementtiä: kalvokondensaattorin, 2 bipolaarista transistoria ja vastuksen säätöä varten. Kuorma on sähkömagneettinen emitteri. Yksinkertainen 9 V akku riittää laitteen virtalähteeseen. Piirin toiminta on yksinkertainen: vastus asettaa biasin transistorin kantaan. Palaute tapahtuu kondensaattorin kautta. Viritysvastus muuttaa taajuutta. Kuormalla on oltava korkea vastus.

Kaikilla tarkasteltavien elementtien tyypeillä, kooilla ja malleilla, tehokkaita transistoreita ultrakorkeille taajuuksille ei ole vielä keksitty. Siksi itsevärähteleviin transistoreihin perustuvia generaattoreita käytetään pääasiassa matala- ja korkeataajuusalueilla.

Video