Μια απλή γεννήτρια σήματος RF ευρείας ζώνης. Γεννήτριες υψηλής συχνότητας
Αφιερωμένο στους νέους ραδιοερασιτέχνες...
Πρόλογος
Ένα ραδιοφωνικό σήμα, μόλις δημιουργηθεί, μεταφέρεται στα βάθη του Σύμπαντος με την ταχύτητα του φωτός... Αυτή η φράση, που διαβάστηκε στο περιοδικό «Young Technician» στα μακρινά παιδικά μου χρόνια, μου έκανε πολύ έντονη εντύπωση και ακόμη και τότε αποφάσισα σταθερά ότι θα έστελνα σίγουρα το σήμα μου στους «αδελφούς μας στο μυαλό» , ανεξάρτητα από το τι μου κοστίζει. Όμως ο δρόμος από την επιθυμία στο όνειρο που γίνεται πραγματικότητα είναι μακρύς και απρόβλεπτος...
Όταν άρχισα να ασχολούμαι με το ραδιόφωνο, ήθελα πολύ να φτιάξω έναν φορητό ραδιοφωνικό σταθμό. Τότε νόμιζα ότι αποτελούνταν από ένα ηχείο, μια κεραία και μια μπαταρία. Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να τα συνδέσετε με τη σωστή σειρά και θα μπορείτε να μιλάτε με φίλους όπου κι αν βρίσκονται... Συμπλήρωσα περισσότερα από ένα σημειωματάρια με πιθανά διαγράμματα, πρόσθεσα κάθε είδους λαμπτήρες, πηνία και καλωδιώσεις. Σήμερα αυτές οι αναμνήσεις με κάνουν μόνο να χαμογελάω, αλλά τότε μου φάνηκε ότι λίγο ακόμα και θα είχα στα χέρια μου μια θαυματουργή συσκευή...
Θυμάμαι τον πρώτο μου πομπό ραδιοφώνου. Στην 7η τάξη πήγα σε ένα αθλητικό ραδιοφωνικό σύλλογο εύρεσης σκηνοθεσίας (το λεγόμενο κυνήγι αλεπούδων). Μια από τις όμορφες ανοιξιάτικες μέρες, η τελευταία μας «αλεπού» έδωσε εντολή να ζήσουμε πολύ. Ο επικεφαλής του κύκλου, χωρίς να το σκεφτεί δύο φορές, μου το έδωσε με τις λέξεις - "... καλά, το φτιάξεις εκεί...". Μάλλον ήμουν τρομερά περήφανος και χαρούμενος που μου ανέθεσαν μια τόσο τιμητική αποστολή, αλλά οι γνώσεις μου στα ηλεκτρονικά εκείνη την εποχή δεν έφτασαν στο «ελάχιστο υποψήφιο». Ήξερα πώς να ξεχωρίζω ένα τρανζίστορ από μια δίοδο και είχα μια πρόχειρη ιδέα για το πώς λειτουργούν χωριστά, αλλά το πώς συνεργάζονται ήταν ένα μυστήριο για μένα. Φτάνοντας στο σπίτι, άνοιξα το μικρό μεταλλικό κουτί με δέος. Μέσα ήταν μια πλακέτα αποτελούμενη από έναν πολυδονητή και μια γεννήτρια RF σε ένα τρανζίστορ P416. Για μένα αυτό ήταν το αποκορύφωμα του σχεδιασμού κυκλωμάτων. Η πιο μυστηριώδης λεπτομέρεια σε αυτή τη συσκευή ήταν το πηνίο κύριου ταλαντωτή (3,5 MHz), τυλιγμένο σε έναν θωρακισμένο πυρήνα. Η παιδική περιέργεια κυρίευσε την κοινή λογική και ένα κοφτερό μεταλλικό κατσαβίδι έσκαψε στο θωρακισμένο περίβλημα του πηνίου. «Πιάνοντας», ακούστηκε ένα τραύμα και ένα κομμάτι από το σώμα του θωρακισμένου πηνίου έπεσε στο πάτωμα με ένα γδούπο. Ενώ έπεφτε, η φαντασία μου είχε ήδη ζωγραφίσει μια εικόνα που με πυροβολούσε ο αρχηγός του κύκλου μας...
Αυτή η ιστορία είχε αίσιο τέλος, αν και συνέβη ένα μήνα αργότερα. Τελικά επισκεύασα το "Fox", αν και για να είμαι πιο ακριβής, το έφτιαξα ξανά. Η σανίδα beacon, από αλουμινόχαρτο getinax, δεν άντεξε τα βασανιστήρια με το κολλητήρι 100 watt, τα κομμάτια ξεφλούδισαν λόγω της συνεχούς επανακόλλησης των εξαρτημάτων... Έπρεπε να ξαναφτιάξω την πλακέτα. Ευχαριστώ τον μπαμπά μου που έφερε (από κάπου με μεγάλη δυσκολία) αλουμινόχαρτο getinax και τη μαμά μου για το πανάκριβο γαλλικό κόκκινο βερνίκι νυχιών που χρησιμοποιούσα για να βάψω τον πίνακα. Δεν μπόρεσα να πάρω νέο πυρήνα θωράκισης, αλλά κατάφερα να κολλήσω προσεκτικά τον παλιό με κόλλα BF... Ο επισκευασμένος ραδιοφάρος έστειλε με χαρά το αδύναμο "PEEP-PEEP" του στον αέρα, αλλά για μένα ήταν συγκρίσιμο με την εκτόξευση του πρώτου τεχνητού δορυφόρου της Γης, που ανακοίνωσε στην ανθρωπότητα την έναρξη της διαστημικής εποχής με το ίδιο διακοπτόμενο σήμα σε συχνότητες 20 και 40 MHz. Ιδού η ιστορία...
Διάγραμμα συσκευής
Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός κυκλωμάτων γεννήτριας στον κόσμο ικανά να παράγουν ταλαντώσεις διαφόρων συχνοτήτων και δυνάμεων. Συνήθως, πρόκειται για αρκετά περίπλοκες συσκευές που βασίζονται σε διόδους, λαμπτήρες, τρανζίστορ ή άλλα ενεργά στοιχεία. Η συναρμολόγηση και η διαμόρφωσή τους απαιτεί κάποια εμπειρία και ακριβό εξοπλισμό. Και όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα και η ισχύς της γεννήτριας, όσο πιο περίπλοκες και ακριβές χρειάζονται οι συσκευές, τόσο πιο έμπειρος θα πρέπει να είναι ο ραδιοερασιτέχνης σε αυτό το θέμα.
Αλλά σήμερα, θα ήθελα να μιλήσω για μια αρκετά ισχυρή γεννήτρια ραδιοσυχνοτήτων, που βασίζεται σε ένα μόνο τρανζίστορ. Επιπλέον, αυτή η γεννήτρια μπορεί να λειτουργήσει σε συχνότητες έως 2 GHz και υψηλότερες και να παράγει πολύ μεγάλη ισχύ - από μονάδες έως δεκάδες watt, ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ που χρησιμοποιείται. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτής της γεννήτριας είναι η χρήση συμμετρικό αντηχείο διπολικού,ένα είδος ανοιχτού ταλαντωτικού κυκλώματος με επαγωγική και χωρητική σύζευξη. Μην σας τρομάζει αυτό το όνομα - το αντηχείο αποτελείται από δύο παράλληλες μεταλλικές λωρίδες που βρίσκονται σε μικρή απόσταση η μία από την άλλη.
Έκανα τα πρώτα μου πειράματα με γεννήτριες αυτού του τύπου στις αρχές της δεκαετίας του 2000, όταν έγιναν διαθέσιμα ισχυρά τρανζίστορ RF. Έκτοτε, επανέρχομαι περιοδικά σε αυτό το θέμα, ώσπου στα μέσα του καλοκαιριού προέκυψε ένα θέμα στον ιστότοπο VRTP.ru σχετικά με τη χρήση μιας ισχυρής γεννήτριας ενός τρανζίστορ ως πηγής ακτινοβολίας HF για εμπλοκή οικιακών συσκευών (μουσικά κέντρα, ραδιοφωνικά μαγνητόφωνα, τηλεοράσεις) κατευθύνοντας διαμορφωμένα ρεύματα HF στα ηλεκτρονικά κυκλώματα αυτών των συσκευών. Το συσσωρευμένο υλικό αποτέλεσε τη βάση αυτού του άρθρου.
Το κύκλωμα μιας ισχυρής γεννήτριας ραδιοσυχνοτήτων είναι αρκετά απλό και αποτελείται από δύο κύρια μπλοκ:
- Απευθείας ο αυτοταλαντωτής HF σε ένα τρανζίστορ.
- Ο διαμορφωτής είναι μια συσκευή για τον περιοδικό χειρισμό (εκκίνηση) μιας γεννήτριας ραδιοσυχνοτήτων με ένα ακουστικό (οποιοδήποτε άλλο) σήμα συχνότητας.
Λεπτομέρειες και σχέδιο
Η «καρδιά» της γεννήτριας μας είναι τρανζίστορ MOSFET υψηλής συχνότητας. Αυτό είναι ένα αρκετά ακριβό και σπάνια χρησιμοποιούμενο στοιχείο. Μπορεί να αγοραστεί σε λογική τιμή σε κινεζικά ηλεκτρονικά καταστήματα ή να βρεθεί σε εξοπλισμό ραδιοσυχνοτήτων υψηλής συχνότητας - ενισχυτές/γεννήτριες υψηλής συχνότητας, συγκεκριμένα σε πλακέτες σταθμών βάσης κυψελοειδών διαφορετικών προτύπων. Ως επί το πλείστον, αυτά τα τρανζίστορ αναπτύχθηκαν ειδικά για αυτές τις συσκευές.
Τέτοια τρανζίστορ είναι οπτικά και δομικά διαφορετικά από εκείνα που είναι γνωστά σε πολλούς ραδιοερασιτέχνες από την παιδική ηλικία. KT315ή MP38και είναι «τούβλα» με επίπεδα καλώδια σε ισχυρό μεταλλικό υπόστρωμα. Διατίθενται σε μικρά και μεγάλα μεγέθη ανάλογα με την ισχύ εξόδου. Μερικές φορές, σε ένα πακέτο υπάρχουν δύο τρανζίστορ στο ίδιο υπόστρωμα (πηγή). Δείτε πώς μοιάζουν:
Ο παρακάτω χάρακας θα σας βοηθήσει να υπολογίσετε το μέγεθός τους. Για τη δημιουργία ενός ταλαντωτή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οποιαδήποτε τρανζίστορ MOSFET. Δοκίμασα τα ακόλουθα τρανζίστορ στη γεννήτρια: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E- δουλεύουν όλοι. Έτσι μοιάζουν αυτά τα τρανζίστορ στο εσωτερικό:
Το δεύτερο απαραίτητο υλικό για την κατασκευή αυτής της συσκευής είναι χαλκός. Χρειάζεστε δύο λωρίδες από αυτό το μέταλλο πλάτους 1-1,5 cm. και μήκους 15-20 cm (για συχνότητα 400-500 MHz). Οι συντονιστές μπορούν να κατασκευαστούν οποιουδήποτε μήκους, ανάλογα με την επιθυμητή συχνότητα της γεννήτριας. Κατά προσέγγιση, είναι ίσο με το 1/4 του μήκους κύματος.
Χρησιμοποίησα χαλκό πάχους 0,4 και 1 χλστ. Οι λιγότερο λεπτές λωρίδες δεν θα κρατήσουν καλά το σχήμα τους, αλλά κατ 'αρχήν είναι επίσης λειτουργικές. Αντί για χαλκό, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ορείχαλκος. Τα αντηχεία από αλπακά (είδος ορείχαλκου) λειτουργούν επίσης με επιτυχία. Στην απλούστερη έκδοση, οι συντονιστές μπορούν να κατασκευαστούν από δύο κομμάτια σύρματος με διάμετρο 0,8-1,5 mm.
Εκτός από το τρανζίστορ RF και τον χαλκό, θα χρειαστείτε ένα μικροκύκλωμα για να φτιάξετε τη γεννήτρια 4093 - αυτά είναι 4 στοιχεία 2I-NOT με σκανδάλες Schmitt στην είσοδο. Μπορεί να αντικατασταθεί με μικροκύκλωμα 4011 (4 στοιχεία 2I-NOT) ή το αντίστοιχο ρωσικό του - K561LA7. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια άλλη γεννήτρια για διαμόρφωση, για παράδειγμα, συναρμολογημένη χρονόμετρο 555. Ή μπορείτε να εξαιρέσετε εντελώς το τμήμα διαμόρφωσης από το κύκλωμα και απλώς να πάρετε μια γεννήτρια RF.
Ένα σύνθετο τρανζίστορ p-n-p χρησιμοποιείται ως βασικό στοιχείο TIP126(μπορείτε να χρησιμοποιήσετε TIP125 ή TIP127, διαφέρουν μόνο στη μέγιστη επιτρεπόμενη τάση). Σύμφωνα με το διαβατήριο, αντέχει 5Α, αλλά ζεσταίνεται πολύ. Επομένως, χρειάζεται ένα καλοριφέρ για την ψύξη του. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησα τρανζίστορ με εφέ πεδίου καναλιού P όπως IRF4095ή P80PF55.
Συναρμολόγηση της συσκευής
Η συσκευή μπορεί να συναρμολογηθεί είτε σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος είτε με επιφανειακή τοποθέτηση σύμφωνα με τους κανόνες για την τοποθέτηση RF. Η τοπολογία και ο τύπος της πλακέτας μου φαίνονται παρακάτω: 
Αυτή η πλακέτα έχει σχεδιαστεί για τύπο τρανζίστορ MRF19125 ή PTFA211801E. Για αυτό, κόβεται μια τρύπα στον πίνακα που αντιστοιχεί στο μέγεθος της πηγής (πλάκα ψύκτρας).
Ένα από τα σημαντικά σημεία στη συναρμολόγηση της συσκευής είναι να διασφαλιστεί η απομάκρυνση της θερμότητας από την πηγή του τρανζίστορ. Χρησιμοποίησα διάφορα καλοριφέρ ανάλογα με το μέγεθος. Για βραχυπρόθεσμα πειράματα, τέτοια θερμαντικά σώματα αρκούν. Για μακροχρόνια λειτουργία, χρειάζεστε ένα ψυγείο αρκετά μεγάλης περιοχής ή τη χρήση κυκλώματος ανεμιστήρα.
Η ενεργοποίηση της συσκευής χωρίς ψυγείο είναι γεμάτη με ταχεία υπερθέρμανση του τρανζίστορ και αστοχία αυτού του ακριβού ραδιοστοιχείου.
Για πειράματα, έφτιαξα πολλές γεννήτριες με διαφορετικά τρανζίστορ. Έφτιαξα επίσης βάσεις φλάντζας για τους συντονιστές stripline ώστε να μπορούν να αλλάζουν χωρίς να θερμαίνω συνεχώς το τρανζίστορ. Οι παρακάτω φωτογραφίες θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε τις λεπτομέρειες εγκατάστασης.
Εκκίνηση της συσκευής
Πριν ξεκινήσετε τη γεννήτρια, πρέπει να ελέγξετε ξανά ότι οι συνδέσεις της είναι σωστές, ώστε να μην καταλήξετε με ένα αρκετά ακριβό σωρό τρανζίστορ με την ένδειξη "Burnt". 
Συνιστάται η πρώτη εκκίνηση να γίνεται με έλεγχο της κατανάλωσης ρεύματος. Αυτό το ρεύμα μπορεί να περιοριστεί σε ένα ασφαλές επίπεδο χρησιμοποιώντας μια αντίσταση 2-10 Ohm στο κύκλωμα ισχύος της γεννήτριας (συλλέκτης ή αποστράγγιση του τρανζίστορ διαμόρφωσης).
Η λειτουργία της γεννήτριας μπορεί να ελεγχθεί με διάφορες συσκευές: έναν δέκτη αναζήτησης, έναν σαρωτή, έναν μετρητή συχνότητας ή απλώς μια λάμπα εξοικονόμησης ενέργειας. Η ακτινοβολία HF με ισχύ μεγαλύτερη από 3-5 W το κάνει να λάμπει.
Τα ρεύματα HF θερμαίνουν εύκολα ορισμένα υλικά που έρχονται σε επαφή μαζί τους, συμπεριλαμβανομένων των βιολογικών ιστών. Έτσι Προσέξτε, μπορείτε να πάθετε θερμικό έγκαυμα αγγίζοντας εκτεθειμένους συντονιστές(ειδικά όταν οι γεννήτριες λειτουργούν με ισχυρά τρανζίστορ). Ακόμη και μια μικρή γεννήτρια που βασίζεται στο τρανζίστορ MRF284, με ισχύ μόνο περίπου 2 Watt, καίει εύκολα το δέρμα των χεριών σας, όπως μπορείτε να δείτε σε αυτό το βίντεο:
Με κάποια εμπειρία και επαρκή ισχύ γεννήτριας, στο τέλος του αντηχείου, μπορείτε να ανάψετε το λεγόμενο. Ο «φακός» είναι μια μικρή μπάλα πλάσματος που θα τροφοδοτείται από ενέργεια ραδιοσυχνοτήτων από τη γεννήτρια. Για να το κάνετε αυτό, απλώς φέρτε ένα αναμμένο σπίρτο στην άκρη του αντηχείου.
Τ.Ν. «πυρσός» στο τέλος του αντηχείου.
Επιπλέον, είναι δυνατή η ανάφλεξη μιας εκκένωσης ραδιοσυχνοτήτων μεταξύ των συντονιστών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η εκκένωση μοιάζει με μια μικροσκοπική μπάλα κεραυνού που κινείται χαοτικά σε όλο το μήκος του αντηχείου. Μπορείτε να δείτε πώς φαίνεται παρακάτω. Η τρέχουσα κατανάλωση αυξάνεται κάπως και πολλά επίγεια τηλεοπτικά κανάλια «σβήνουν» σε όλο το σπίτι))).
Εφαρμογή συσκευής
Επιπλέον, η γεννήτριά μας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των επιπτώσεων της ακτινοβολίας ραδιοσυχνοτήτων σε διάφορες συσκευές, οικιακό εξοπλισμό ήχου και ραδιοφώνου, προκειμένου να μελετηθεί η ατρωσία τους στο θόρυβο. Και φυσικά, με τη βοήθεια αυτής της γεννήτριας μπορείτε να στείλετε ένα σήμα στο διάστημα, αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία...
ΥΣΤΕΡΟΓΡΑΦΟ. Αυτός ο αυτοταλαντωτής ραδιοσυχνοτήτων δεν πρέπει να συγχέεται με διάφορους παρεμβολές EMP. Εκεί δημιουργούνται παλμοί υψηλής τάσης και η συσκευή μας παράγει ακτινοβολία υψηλής συχνότητας.
Η ιδέα να κατασκευαστεί μια φθηνή γεννήτρια VHF για χρήση στο πεδίο γεννήθηκε όταν προέκυψε η επιθυμία να μετρηθούν οι παράμετροι των αυτοσυναρμολογούμενων κεραιών σπιτικό μετρητή SWR. Ήταν δυνατό να κατασκευαστεί μια τέτοια γεννήτρια γρήγορα και άνετα χρησιμοποιώντας αντικαταστάσιμα μπλοκ μονάδων. Έχω ήδη συγκεντρώσει αρκετές γεννήτριες για: μετάδοση 87,5 - 108 MHz, ερασιτεχνικό ραδιόφωνο 144 - 146 MHz και 430 - 440 MHz, συμπεριλαμβανομένων των ζωνών PRM (446 MHz), εύρους επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης 480 - 590 MHz. Μια τέτοια κινητή και απλή συσκευή μέτρησης χωράει στην τσέπη σας και από ορισμένες απόψεις δεν είναι κατώτερη από τα επαγγελματικά όργανα μέτρησης. Η γραμμή κλίμακας μπορεί εύκολα να συμπληρωθεί αλλάζοντας πολλές τιμές στο κύκλωμα ή στην αρθρωτή πλακέτα.
Διαρθρωτικό σχήμαείναι το ίδιο για όλες τις χρησιμοποιούμενες σειρές.
Αυτό κύριος ταλαντωτής(στο τρανζίστορ Τ1) με παραμετρική σταθεροποίηση συχνότητας, που καθορίζει το απαιτούμενο εύρος επικάλυψης. Για να απλοποιηθεί ο σχεδιασμός, ο συντονισμός εμβέλειας πραγματοποιείται από έναν πυκνωτή περικοπής. Στην πράξη, ένα τέτοιο κύκλωμα μεταγωγής, με τις κατάλληλες ονομασίες, σε τυποποιημένα επαγωγικά τσιπ και πυκνωτές τσιπ, δοκιμάστηκε μέχρι συχνότητα 1300 MHz.
 |
| Φωτογραφία 2. Γεννήτρια με χαμηλοπερατό φίλτρο για τις περιοχές 415 - 500 MHz και 480 - 590 MHz. |
Χαμηλοπερατό φίλτρο (LPF)καταστέλλει υψηλότερες αρμονικές κατά περισσότερο από 55 dB, κατασκευασμένες σε κυκλώματα με επαγωγείς L 1, L 2, L 3. Οι πυκνωτές παράλληλοι με τις επαγωγές σχηματίζουν φίλτρα εγκοπής συντονισμένα στη δεύτερη αρμονική του τοπικού ταλαντωτή, η οποία παρέχει πρόσθετη καταστολή των υψηλότερων αρμονικών του τοπικός ταλαντωτής.
Γραμμικός ενισχυτήςστο μικροκύκλωμα έχει κανονικοποιημένη σύνθετη αντίσταση εξόδου 50 Ohms και για αυτό το κύκλωμα μεταγωγής αναπτύσσει ισχύ από 15 έως 25 mW, αρκετή για τον συντονισμό και τον έλεγχο των παραμέτρων της κεραίας, η οποία δεν απαιτεί εγγραφή. Αυτή είναι ακριβώς η ισχύς εξόδου της γεννήτριας υψηλής συχνότητας G4-176 Για λόγους απλότητας του κυκλώματος, δεν υπάρχει φίλτρο χαμηλής διέλευσης στην έξοδο του μικροκυκλώματος, επομένως η καταστολή των υψηλότερων αρμονικών της γεννήτριας στην έξοδο έχει επιδεινωθεί. κατά 10 dB.
Το μικροκύκλωμα ADL 5324 έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε συχνότητες από 400 MHz έως 4 GHz, αλλά η πρακτική έχει δείξει ότι είναι επίσης αρκετά λειτουργικό σε χαμηλότερες συχνότητες VHF.
Τροφοδοτικό για γεννήτριεςγίνεται από μπαταρία λιθίου με τάση έως 4,2 βολτ. Η συσκευή διαθέτει υποδοχή για εξωτερική τροφοδοσία και επαναφόρτιση μπαταρίας και υποδοχή υψηλής συχνότητας για σύνδεση εξωτερικού μετρητή, ενώ ένας αυτοσχέδιος μετρητής SWR μπορεί να χρησιμεύσει ως ένδειξη στάθμης.
Εύρος γεννήτριας 87,5 – 108 MHz.
Επιλογές.Ο πραγματικός συντονισμός συχνότητας ήταν 75 – 120 MHz. Τάση τροφοδοσίας V p = 3,3 – 4,2 V. Ισχύς εξόδου έως 25 mW (V p = 4 V). Αντίσταση εξόδου Rout = 50 Ohm. Καταστολή υψηλότερων αρμονικών άνω των 40 dB. Η ανομοιομορφία στο εύρος συχνοτήτων 87,5 – 108 MHz είναι μικρότερη από 2 dB. Η κατανάλωση ρεύματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100 mA (V p = 4 V).
 |
| Ρύζι. 1. Εύρος γεννήτριας 87,5 - 108 MHz. |
 |
| Ρύζι. 2. |
Γεννήτρια ραδιοερασιτεχνικής περιοχής 144 - 146 MHz.
Επιλογές.Ο πραγματικός συντονισμός συχνότητας ήταν 120 – 170 MHz. Τάση τροφοδοσίας V p = 3,3 – 4,2 V. Ισχύς εξόδου έως 20 mW (V p = 4 V). Αντίσταση εξόδου Rout = 50 Ohm. Καταστολή υψηλότερων αρμονικών άνω των 45 dB. Η ανομοιομορφία στο εύρος συχνοτήτων είναι μικρότερη από 1 dB. Η κατανάλωση ρεύματος δεν είναι μεγαλύτερη από 100 mA (V p = 4 V).
Στη γεννήτρια, το πηνίο του επαγωγέα μειώνεται στις 10 στροφές (διάμετρος μανδρελιού 4 mm, διάμετρος σύρματος 0,5 mm). Οι τιμές των πυκνωτών φίλτρου χαμηλής διέλευσης έχουν μειωθεί.
Γεννήτρια ραδιοερασιτεχνικής περιοχής 430 - 440 MHz.
Επιλογές.Το πραγματικό εύρος συντονισμού στις υποδεικνυόμενες βαθμολογίες ήταν 415 – 500 MHz. Τάση τροφοδοσίας V p = 3,3 – 4,2 V. Ισχύς εξόδου έως 15 mW (V p = 4 V). Αντίσταση εξόδου Rout = 50 Ohm. Καταστολή υψηλότερων αρμονικών άνω των 45 dB. Η ανομοιομορφία στην περιοχή συχνοτήτων 430 – 440 MHz είναι μικρότερη από 1 dB. Η κατανάλωση ρεύματος δεν είναι μεγαλύτερη από 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Φωτογραφία 6. Σχεδιασμός της γεννήτριας για την περιοχή 415 - 500 MHz και 480 - 590 MHz. |
Γεννήτρια της επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης 480 – 590 MHz.
Επιλογές.Το πραγματικό εύρος συντονισμού στις υποδεικνυόμενες βαθμολογίες ήταν 480 – 590 MHz. Τάση τροφοδοσίας V p = 3,3 – 4,2 V. Ισχύς εξόδου έως 15 mW (V p = 4 V). Αντίσταση εξόδου Rout = 50 Ohm. Καταστολή υψηλότερων αρμονικών άνω των 45 dB. Η ανομοιομορφία στο εύρος συχνοτήτων είναι μικρότερη από 1 dB. Η κατανάλωση ρεύματος δεν είναι μεγαλύτερη από 95 mA (V p = 4 V).
 |
| Εικ. 3 Εύρος γεννήτριας 480 - 490 MHz. Εύρος γεννήτριας 415 -500 MHz. Lg = 47 nH. C3, C4 -5,6 pF. |
Αποτελείται από 3,5 μέρη και παρέχει πολλά watt ισχύος σε συχνότητα 400-500 megahertz, επαρκή για να φωτίζει συσκευές εκκένωσης αερίου όπως φώτα νέον, να καίει ελαφρά τα δάχτυλά σας και να ενημερώνει τους μετρητές συχνότητας.
Με τα σωστά τρανζίστορ, την κατανόηση των τεχνικών σχεδιασμού της πλακέτας RF και λίγη τύχη, μπορείτε να ενισχύσετε σημαντικά αυτόν τον σχεδιασμό, αυξάνοντας την ισχύ στα 40-50 watt στην ίδια συχνότητα.
Τα τρανζίστορ που λειτουργούν σε τέτοιες συχνότητες και ισχύς διαφέρουν ήδη σημαντικά από τα τρίποδα TO-247, TO-220 και άλλες θήκες που είναι γνωστές σε πολλούς αναγνώστες του μέτριου ιστολογίου μου, καθώς και από "τούβλα". Το σχήμα της συσκευασίας τους υπαγορεύεται σε μεγάλο βαθμό από τη συμπεριφορά των σημάτων στις υψηλές συχνότητες. Συνήθως πρόκειται για τετράγωνο ή παραλληλόγραμμο, χαρακτηριστικής λευκής απόχρωσης, με επιχρυσωμένα καλώδια μάλλον εντυπωσιακού πάχους που βρίσκονται σε δύο ή τέσσερις πλευρές. Αυτά τα τρανζίστορ κοστίζουν επίσης πολύ περισσότερο από τα τρανζίστορ μετατροπέα ισχύος και η τιμή αυξάνεται ανάλογα τόσο με την ισχύ όσο και με τη συχνότητα και μπορεί να φτάσει εκατοντάδες δολάρια το ένα και περισσότερα.
Για αυτόν τον σχεδιασμό, ένα τρανζίστορ RF με την ένδειξη MRF 6522-70 συγκολλήθηκε προσεκτικά από την αποσυναρμολογημένη πλακέτα του σταθμού βάσης GSM. Όπως μπορείτε εύκολα να δείτε από το φύλλο δεδομένων, μπορεί να αποδώσει έως και 70 watt σε συχνότητα 900 megahertz. Ωστόσο, για να το θέσετε σε αυτήν τη λειτουργία, είναι απαραίτητο να σχεδιάσετε την πλακέτα αρκετά προσεκτικά - όλες αυτές οι στροφές των τροχιών χαρακτηριστικές των υψηλών συχνοτήτων, γαλβανικά μη συνδεδεμένα κομμάτια φύλλου και άλλες περίεργες ιδιορρυθμίες που δεν φαίνονται ιδιαίτερα σημαντικές, αλλά στην πραγματικότητα επηρεάζουν την συμπεριφορά του σήματος, είναι ήδη απολύτως απαραίτητα. Και σε χαμηλότερες δυνάμεις και συχνότητες, μπορείτε να τα σφυρηλατήσετε και να φτιάξετε την πλακέτα χρησιμοποιώντας την συνηθισμένη μέθοδο χάραξης των υποδοχών.
Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές στο σχεδιασμό από αυτό που αναφέρθηκε παραπάνω. Ίσως, δύο χάλκινες λωρίδες συγκεκριμένου μήκους και μεγέθους λαμβάνονται ως συντονιστής (η απόσταση μεταξύ τους, το πλάτος και το μήκος τους καθορίζουν τα L και C του κυκλώματος συντονισμού αυτοταλαντωτή - είναι και επαγωγή και χωρητικότητα).
Η γεννήτρια καταναλώνει 18 βολτ στην είσοδο με ρεύμα έως και 4 αμπέρ και θερμαίνει αρκετά αισθητά το ψυγείο. Η εξαναγκασμένη ψύξη είναι απολύτως απαραίτητη για τη λειτουργία του, δεδομένης της απόδοσης 50-60%. Εκτός από το καλοριφέρ, τα δάχτυλά σας ζεσταίνονται αρκετά καλά αν τα φέρετε πιο κοντά στο χάλκινο αντηχείο. Η αρχή θέρμανσης εδώ είναι η ίδια όπως και για τα τρόφιμα σε φούρνο μικροκυμάτων (κάτι που διαψεύδει πειστικά τις ανοησίες σχετικά με τα φαινόμενα συντονισμού στα μόρια του νερού που υποτίθεται ότι συμβαίνουν στη συχνότητα λειτουργίας του). Εάν ανάψετε έναν πυρσό στο τέλος του αντηχείου, θα παραμείνει με επιτυχία εκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα - μια μικρή λαμπερή μπάλα πλάσματος με θολές άκρες, διαμέτρου 3-5 χιλιοστών.
Επισυνάπτεται το διάγραμμα της γεννήτριας:
Αλλά το πιο ενδιαφέρον πράγμα, ο λόγος που άρχισα να τα λέω όλα αυτά εξαρχής, είναι τα φαινόμενα που συμβαίνουν με σπάνια αέρια σε τέτοιες συχνότητες. Η συμπεριφορά του σχοινιού πλάσματος αρχίζει να διαφέρει έντονα από τις τυπικές στροφές που χαρακτηρίζουν συχνότητες δεκάδων και εκατοντάδων kilohertz, τις οποίες χρησιμοποιούσα προηγουμένως (όταν εργάζομαι με μια ποιοτική συσκευή κ.λπ.). Θα χρειαζόταν πολύς χρόνος για να περιγραφούν όλες οι διαφορές χρησιμοποιώντας κείμενο, απλώς κοιτάξτε τη συλλογή εικόνων και τα συνημμένα βίντεο. Η πιο ενδιαφέρουσα συμπεριφορά είναι, φυσικά, το ξένο, το κρυπτό και τα μείγματά τους με πρόσθετα. Οι εντυπωσιακοί συνδυασμοί αποχρώσεων, σχημάτων και κινήσεων δημιουργούν την αίσθηση ότι υπάρχει ένα ζωντανό πλάσμα στο μπουκάλι ή τη φιάλη που μας ήρθε κατευθείαν από τη μυθολογία του Lovecraft ή κάτι παρόμοιο. Τα πλοκάμια, τα κορόιδα, οι αιχμηρές και ταυτόχρονα ομαλές κινήσεις, οι πρασινωπό-φανταστικές αποχρώσεις μοιάζουν να είναι μια ζωντανή απεικόνιση για ιστορίες για τον Cthulhu και άλλους κατοίκους του βάθους.
Και τα τέσσερα βίντεο αξίζουν εξαιρετικά. Συνιστάται ανεπιφύλακτα.
Η προτεινόμενη γεννήτρια σήματος υψηλής συχνότητας είναι ελκυστική λόγω της απλότητας του σχεδιασμού της και παρέχει σταθεροποίηση της τάσης εξόδου σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων.
Οι απαιτήσεις για μια γεννήτρια σήματος ευρείας ζώνης είναι γνωστές. Πρώτα απ 'όλα, αυτή είναι μια αρκετά μικρή τιμή της αντίστασης εξόδου, η οποία καθιστά δυνατή την αντιστοίχιση της εξόδου της με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση του ομοαξονικού καλωδίου (συνήθως 50 Ohm) και την παρουσία αυτόματης ρύθμισης του πλάτους της τάσης εξόδου, η οποία διατηρεί το επίπεδό του σχεδόν σταθερό ανεξάρτητα από τις αλλαγές στη συχνότητα του σήματος εξόδου. Για το εύρος μικροκυμάτων (πάνω από 30 MHz), η απλή και αξιόπιστη εναλλαγή εύρους, καθώς και ο ορθολογικός σχεδιασμός της γεννήτριας, έχουν μεγάλη σημασία.
Το σήμα υψηλής συχνότητας από τη γεννήτρια μέσω του πυκνωτή C4 παρέχεται στην πύλη του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου VT3. Αυτό εξασφαλίζει σχεδόν τέλεια απομόνωση του φορτίου και της γεννήτριας. Για να ρυθμίσετε την τάση πόλωσης των τρανζίστορ VT3 και VT4, χρησιμοποιούνται αντιστάσεις R7, R8 και η τρέχουσα λειτουργία του καταρράκτη καθορίζεται από τις αντιστάσεις R12 - R 14. Για να αυξηθεί ο βαθμός απομόνωσης, η τάση υψηλής συχνότητας εξόδου αφαιρείται από το κύκλωμα συλλέκτη VT4.
Για να σταθεροποιηθεί η στάθμη, το σήμα RF τροφοδοτείται μέσω του πυκνωτή C9 σε έναν ανορθωτή με διπλασιασμό της τάσης που γίνεται στα στοιχεία VD1, VD2, C10, C11, R15. Ανάλογα με το πλάτος του σήματος εξόδου, η ανορθωμένη τάση ενισχύεται περαιτέρω στο κύκλωμα ελέγχου στα VT5 και VT6. Ελλείψει σήματος RF, το τρανζίστορ VT6 είναι εντελώς ανοιχτό. Στην περίπτωση αυτή, η μέγιστη τάση τροφοδοσίας παρέχεται στον κύριο ταλαντωτή. Ως αποτέλεσμα, διευκολύνονται οι συνθήκες αυτοδιέγερσης της γεννήτριας και στην αρχική στιγμή δημιουργείται μεγάλο πλάτος των ταλαντώσεων της. Αλλά αυτή η τάση RF ανοίγει το VT5 μέσω του ανορθωτή, ενώ η τάση στη βάση του VT6 αυξάνεται, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της τάσης τροφοδοσίας της γεννήτριας και τελικά σε σταθεροποίηση του πλάτους των ταλαντώσεων της. Η κατάσταση ισορροπίας επιτυγχάνεται όταν το πλάτος του σήματος RF στον συλλέκτη VT4 είναι ελαφρώς υψηλότερο από 400 mV.
Η μεταβλητή αντίσταση R17 (εμφανίζεται ως ποτενσιόμετρο) είναι στην πραγματικότητα ένας εξασθενητής ραδιοσυχνοτήτων και όταν δεν υπάρχει φορτίο στην έξοδό του η μέγιστη τάση φτάνει το ένα τέταρτο της εισόδου, δηλ. 100 mV. Όταν το ομοαξονικό καλώδιο είναι φορτωμένο με αντίσταση 50 Ohms (η οποία είναι απαραίτητη για την αντιστοίχιση στην περιοχή συχνοτήτων από 50 έως 160 MHz και άνω), δημιουργείται μια τάση RF περίπου 50 mV στην έξοδο της γεννήτριας, η οποία μπορεί να μειωθεί στο απαιτούμενο επίπεδο ρυθμίζοντας τον εξασθενητή.
Ένας εξασθενητής 50 ohm από την Prech χρησιμοποιήθηκε ως ρυθμιστής R17 στο κύκλωμα της γεννήτριας. Εάν ορισμένες συγκεκριμένες εφαρμογές δεν απαιτούν ρύθμιση της στάθμης τάσης εξόδου, ο εξασθενητής R17 μπορεί να αντικατασταθεί με μια σταθερή αντίσταση 50 ohm.
Ωστόσο, ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, παραμένει δυνατή η προσαρμογή του επιπέδου τάσης ραδιοσυχνοτήτων εντός ορισμένων ορίων: για το σκοπό αυτό, ο πυκνωτής C9 δεν συνδέεται με τον συλλέκτη VT4, αλλά με τον εκπομπό του και είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη μια μικρή αλλαγή (μείωση) στο επίπεδο σήματος σε υψηλότερες συχνότητες του εύρους λειτουργίας. Στη συνέχεια, το φορτίο για το VT4 σχηματίζεται από τον εξασθενητή R17 και τις αντιστάσεις R11, R12. Αύξηση του πλάτους της τάσης εξόδου υψηλής συχνότητας μπορεί να επιτευχθεί βραχυκυκλώνοντας την αντίσταση R11 με συρμάτινο βραχυκυκλωτήρα, εάν είναι απαραίτητο να μειωθεί το πλάτος της τάσης εξόδου, τότε η αντίσταση R11 παραμένει στη συσκευή και οι πυκνωτές C7. Τα C8 είναι κολλημένα. Μια ακόμη μεγαλύτερη μείωση στο επίπεδο του σήματος εξόδου μπορεί να επιτευχθεί με τη μείωση της τιμής της αντίστασης R17, αλλά στην περίπτωση αυτή δεν θα υπάρχει πλέον συντονισμός με το καλώδιο και σε συχνότητες άνω των 50 MHz αυτό είναι απαράδεκτο!
Όλα τα εξαρτήματα της γεννήτριας βρίσκονται σε μια μικρή πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Οι επαγωγείς γεννήτριας L1 - L3 τυλίγονται σε πλαίσια με διάμετρο 7,5 mm. Οι αυτεπαγωγές τους ρυθμίζονται με πυρήνες φερρίτη χαμηλών απωλειών που έχουν σχεδιαστεί για λειτουργία στην περιοχή VHF. Το πηνίο L3 έχει 62 στροφές, το L2 - 15 και το L1 - 5 στροφές σύρματος PEL 0,2 (τυλίγοντας όλα τα πηνία σε ένα στρώμα). Η αυτεπαγωγή WL1 κατασκευάζεται με τη μορφή βρόχου, ο οποίος συνδέεται από τη μία πλευρά στον διακόπτη εμβέλειας και από την άλλη στον μεταβλητό πυκνωτή C1. Οι διαστάσεις του καλωδίου φαίνονται στο Σχ. 2. Είναι κατασκευασμένο από επάργυρο σύρμα χαλκού με διάμετρο 1,5mm. Για τον καθορισμό των αποστάσεων μεταξύ των αγωγών του, χρησιμοποιούνται τρεις πλάκες μονωτικού υλικού με χαμηλές απώλειες (για παράδειγμα, φθοροπλαστικό), στις οποίες ανοίγονται δύο οπές με διάμετρο 1,5 mm, που βρίσκονται αντίστοιχα σε απόσταση 10 και 2,5 mm (Εικ. 2).
Ολόκληρη η συσκευή τοποθετείται σε μεταλλική θήκη με διαστάσεις 45x120x75 mm. Εάν ο εξασθενητής και ο σύνδεσμος RF είναι εγκατεστημένοι στο περίβλημα στην αντίθετη πλευρά από αυτήν στην οποία βρίσκεται η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, τότε μέσα στο σώμα της συσκευής υπάρχει ακόμα αρκετός χώρος για τις μονάδες τροφοδοσίας: ένας μετασχηματιστής ισχύος 1 W με μείωση της τάσης δικτύου στα 15 V, μια γέφυρα ανόρθωσης και ένα μικροκύκλωμα 7812 (οικιακό ισοδύναμο - KR142EN8B). Στο περίβλημα μπορεί επίσης να τοποθετηθεί ένας μικροσκοπικός μετρητής συχνότητας με προκλιμακωτή συχνότητας. Σε αυτήν την περίπτωση, η είσοδος διαιρέτη θα πρέπει να συνδεθεί στον συλλέκτη VT4 και όχι στον σύνδεσμο εξόδου, ο οποίος θα επιτρέψει τη μέτρηση της συχνότητας σε οποιαδήποτε τάση RF αφαιρεθεί από τον εξασθενητή R17.
Είναι δυνατή η αλλαγή του εύρους συχνοτήτων της συσκευής αλλάζοντας την αυτεπαγωγή του πηνίου του κυκλώματος ή τη χωρητικότητα του πυκνωτή C1. Κατά την επέκταση του εύρους συχνοτήτων προς υψηλότερες συχνότητες, οι απώλειες του κυκλώματος συντονισμού θα πρέπει να μειωθούν (χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή με διηλεκτρική και κεραμική μόνωση αέρα ως C1, επαγωγείς με χαμηλές απώλειες). Επιπλέον, οι δίοδοι VD1 και VD2 πρέπει να αντιστοιχούν σε αυτό το εκτεταμένο εύρος συχνοτήτων, διαφορετικά, καθώς αυξάνεται η συχνότητα, η τάση εξόδου της γεννήτριας θα αυξηθεί, γεγονός που εξηγείται από τη μείωση της απόδοσης του κυκλώματος σταθεροποίησης.
Για τη διευκόλυνση του συντονισμού, ένας πρόσθετος μεταβλητός πυκνωτής χαμηλής χωρητικότητας (ηλεκτρικός βερνιέρας) συνδέεται παράλληλα με το C 1 ή ένας μηχανικός βερνιέρας χρησιμοποιείται στον πυκνωτή συντονισμού με λόγο μεταφοράς 1:3 - 1:10.
Από τον συντάκτη.Σε αυτό το σχέδιο, τα τρανζίστορ BF199 μπορούν να αντικατασταθούν με οικιακά - KT339 με οποιονδήποτε δείκτη γραμμάτων και κατά την επέκταση του εύρους της γεννήτριας προς υψηλότερες συχνότητες - KT640, KT642, KT643. Αντί για το τρανζίστορ πεδίου BFW11, επιτρέπεται η εγκατάσταση ενός KP307G ή KP312 και αντί για ένα τρανζίστορ BC252S, είναι κατάλληλο ένα KT3107 με δείκτες Zh, I, K ή L, για παράδειγμα, 2A202A , μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δίοδοι. Εάν η γεννήτρια λειτουργεί σε συχνότητες που δεν υπερβαίνουν τα 100 MHz, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν και δίοδοι τύπου GD507A (με διόρθωση της αντίστασης της αντίστασης R11). Διακόπτης SA1 - PGK. Ισχύς αντίστασης - 0,125 ή 0,25 W.
Ο πυκνωτής C1 πρέπει να είναι με διηλεκτρικό αέρα και να έχει κεραμική ή χαλαζιακή μόνωση τόσο των πλακών του στάτη από το περίβλημα όσο και των πλακών του ρότορα από τον άξονα. Είναι καλύτερο να περιορίσετε τη μέγιστη χωρητικότητά του στα 50 pF. Οι εξασθενητές του τύπου που χρησιμοποιούνται στη γεννήτρια δεν παράγονται από τη βιομηχανία μας. Αντίθετα, επιτρέπεται η χρήση ενός ομαλού ρυθμιστή στο κύκλωμα αυτόματης ρύθμισης και ενός συμβατικού εξασθενητή βήματος με συνδέσμους σχήματος U ή Τ στην έξοδο.
Οι προτεινόμενες γεννήτριες υψηλής συχνότητας έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν ηλεκτρικές ταλαντώσεις στην περιοχή συχνοτήτων από δεκάδες kHz έως δεκάδες και ακόμη και εκατοντάδες MHz. Τέτοιες γεννήτριες, κατά κανόνα, κατασκευάζονται με χρήση ταλαντωτικών κυκλωμάτων LC ή συντονιστών χαλαζία, που είναι στοιχεία ρύθμισης συχνότητας. Βασικά, αυτό δεν αλλάζει σημαντικά τα κυκλώματα, επομένως οι γεννήτριες LC υψηλής συχνότητας θα συζητηθούν παρακάτω. Σημειώστε ότι, εάν είναι απαραίτητο, τα ταλαντευτικά κυκλώματα σε ορισμένα κυκλώματα γεννήτριας (βλ., για παράδειγμα, Εικ. 12.4, 12.5) μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν με συντονιστές χαλαζία.
Οι γεννήτριες υψηλής συχνότητας (Εικ. 12.1, 12.2) κατασκευάζονται σύμφωνα με το παραδοσιακό κύκλωμα «επαγωγικών τριών σημείων», το οποίο έχει αποδειχθεί στην πράξη. Διαφέρουν ως προς την παρουσία ενός κυκλώματος εκπομπού RC, το οποίο ορίζει τον τρόπο λειτουργίας του τρανζίστορ (Εικ. 12.2) για συνεχές ρεύμα. Για να δημιουργηθεί ανάδραση στη γεννήτρια, γίνεται μια βρύση από τον επαγωγέα (Εικ. 12.1, 12.2) (συνήθως από το 1/3... 1/5 του μέρους του, μετρώντας από τον γειωμένο ακροδέκτη). Η αστάθεια των γεννητριών υψηλής συχνότητας που χρησιμοποιούν διπολικά τρανζίστορ οφείλεται στην αισθητή επίδραση διαφυγής του ίδιου του τρανζίστορ στο κύκλωμα ταλάντωσης. Όταν η θερμοκρασία ή/και η τάση τροφοδοσίας αλλάζει, οι ιδιότητες του τρανζίστορ αλλάζουν αισθητά, οπότε η συχνότητα παραγωγής «επιπλέει». Για να αποδυναμωθεί η επίδραση του τρανζίστορ στη συχνότητα λειτουργίας της παραγωγής, η σύνδεση του ταλαντωτικού κυκλώματος με το τρανζίστορ θα πρέπει να εξασθενήσει όσο το δυνατόν περισσότερο, μειώνοντας στο ελάχιστο τις μεταβατικές χωρητικότητες. Επιπλέον, η συχνότητα παραγωγής επηρεάζεται αισθητά από αλλαγές στην αντίσταση φορτίου. Ως εκ τούτου, είναι εξαιρετικά απαραίτητο να συμπεριληφθεί ένας οπαδός εκπομπού (πηγή) μεταξύ της γεννήτριας και της αντίστασης φορτίου.
Για τις γεννήτριες τροφοδοσίας, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται σταθερές πηγές ισχύος με κυματισμούς χαμηλής τάσης.
Οι γεννήτριες που κατασκευάζονται με χρήση τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (Εικ. 12.3) έχουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά.
Οι γεννήτριες υψηλής συχνότητας που συναρμολογούνται χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα "χωρητικής τριών σημείων" χρησιμοποιώντας διπολικά τρανζίστορ και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου φαίνονται στο Σχ. 12.4 και 12.5. Βασικά, όσον αφορά τα χαρακτηριστικά τους, τα "επαγωγικά" και τα "χωρητικά" κυκλώματα τριών σημείων δεν διαφέρουν, ωστόσο, στο κύκλωμα "χωρητικής τριών σημείων" δεν χρειάζεται να δημιουργηθεί ένας επιπλέον ακροδέκτης στον επαγωγέα.
Σε πολλά κυκλώματα γεννήτριας (Εικ. 12.1 - 12.5 και άλλα κυκλώματα), το σήμα εξόδου μπορεί να ληφθεί απευθείας από το ταλαντευόμενο κύκλωμα μέσω ενός μικρού πυκνωτή ή μέσω ενός αντίστοιχου επαγωγικού πηνίου σύζευξης, καθώς και από ηλεκτρόδια του ενεργού στοιχείου (τρανζίστορ). που δεν γειώνονται με εναλλασσόμενο ρεύμα. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το πρόσθετο φορτίο του κυκλώματος ταλάντωσης αλλάζει τα χαρακτηριστικά και τη συχνότητα λειτουργίας του. Μερικές φορές αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται "για καλό" - για σκοπούς μέτρησης διαφόρων φυσικών και χημικών ποσοτήτων και παρακολούθησης τεχνολογικών παραμέτρων.
Στο Σχ. Το σχήμα 12.6 δείχνει ένα διάγραμμα μιας ελαφρώς τροποποιημένης έκδοσης της γεννήτριας ραδιοσυχνοτήτων - ένα "χωρητικό τρίσημο". Το βάθος της θετικής ανάδρασης και οι βέλτιστες συνθήκες για τη διέγερση της γεννήτριας επιλέγονται χρησιμοποιώντας χωρητικά στοιχεία κυκλώματος.
Το κύκλωμα γεννήτριας που φαίνεται στο Σχ. 12.7, λειτουργεί σε ένα ευρύ φάσμα τιμών επαγωγής του πηνίου ταλαντευόμενου κυκλώματος (από 200 μH έως 2 H) [R 7/90-68]. Μια τέτοια γεννήτρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως γεννήτρια σημάτων ευρείας εμβέλειας υψηλής συχνότητας ή ως μετατροπέας μέτρησης ηλεκτρικών και μη ηλεκτρικών μεγεθών σε συχνότητα, καθώς και σε ένα κύκλωμα μέτρησης επαγωγής.
Οι γεννήτριες που βασίζονται σε ενεργά στοιχεία με χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης σχήματος Ν (δίοδοι σήραγγας, δίοδοι λάμδα και τα ανάλογα τους) συνήθως περιέχουν μια πηγή ρεύματος, ένα ενεργό στοιχείο και ένα στοιχείο ρύθμισης συχνότητας (κύκλωμα LC) με παράλληλη ή σε σειρά σύνδεση. Στο Σχ. Το Σχήμα 12.8 δείχνει ένα κύκλωμα μιας γεννήτριας ραδιοσυχνοτήτων που βασίζεται σε ένα στοιχείο με χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης σε σχήμα λάμδα. Η συχνότητά του ελέγχεται αλλάζοντας τη δυναμική χωρητικότητα των τρανζίστορ όταν αλλάζει το ρεύμα που διαρρέει από αυτά.
Το LED NI σταθεροποιεί το σημείο λειτουργίας και υποδεικνύει ότι η γεννήτρια είναι ενεργοποιημένη.
Μια γεννήτρια που βασίζεται σε ένα ανάλογο μιας διόδου λάμδα, κατασκευασμένη σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και με σταθεροποίηση του σημείου λειτουργίας από ένα ανάλογο μιας διόδου zener - ένα LED, φαίνεται στο Σχήμα. 12.9. Η συσκευή λειτουργεί μέχρι συχνότητα 1 MHz και υψηλότερη όταν χρησιμοποιεί τα τρανζίστορ που υποδεικνύονται στο διάγραμμα.
Στο Σχ. 12.10, προκειμένου να συγκριθούν τα κυκλώματα ανάλογα με τον βαθμό πολυπλοκότητάς τους, δίνεται ένα πρακτικό κύκλωμα γεννήτριας ραδιοσυχνοτήτων που βασίζεται σε δίοδο σήραγγας. Μια πολωμένη προς τα εμπρός διασταύρωση μιας διόδου γερμανίου υψηλής συχνότητας χρησιμοποιείται ως σταθεροποιητής τάσης χαμηλής τάσης ημιαγωγών. Αυτή η γεννήτρια είναι δυνητικά ικανή να λειτουργεί στις υψηλότερες συχνότητες - έως αρκετά GHz.
Γεννήτρια συχνότητας υψηλής συχνότητας, το κύκλωμα θυμίζει πολύ το Σχ. 12.7, αλλά κατασκευασμένο με χρήση τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, φαίνεται στο Σχ. 12.11 [Rl 7/97-34].
Ο πρωτότυπος ταλαντωτής RC που φαίνεται στο Σχ. 11.18 είναι το κύκλωμα γεννήτριας στο Σχ. 12.12.
Αυτή η γεννήτρια διακρίνεται από τη σταθερότητα υψηλής συχνότητας και την ικανότητα λειτουργίας σε ένα ευρύ φάσμα αλλαγών στις παραμέτρους των στοιχείων ρύθμισης συχνότητας. Για να μειωθεί η επίδραση του φορτίου στη συχνότητα λειτουργίας της γεννήτριας, εισάγεται ένα πρόσθετο στάδιο στο κύκλωμα - ένας ακόλουθος εκπομπού που κατασκευάζεται σε ένα διπολικό τρανζίστορ VT3. Η γεννήτρια μπορεί να λειτουργεί σε συχνότητες άνω των 150 MHz.
Μεταξύ των διαφόρων κυκλωμάτων γεννήτριας, αξίζει ιδιαίτερα να επισημανθούν οι γεννήτριες με διέγερση κραδασμών. Το έργο τους βασίζεται στην περιοδική διέγερση ενός ταλαντωτικού κυκλώματος (ή άλλου στοιχείου συντονισμού) με ισχυρό βραχύ παλμό ρεύματος. Ως αποτέλεσμα της «ηλεκτρονικής κρούσης», εμφανίζονται περιοδικές ημιτονοειδείς ταλαντώσεις ημιτονοειδούς σχήματος στο κύκλωμα ταλάντωσης διεγερμένες με αυτόν τον τρόπο. Η απόσβεση των ταλαντώσεων σε πλάτος οφείλεται σε μη αναστρέψιμες απώλειες ενέργειας στο κύκλωμα ταλάντωσης. Ο ρυθμός διάσπασης των ταλαντώσεων καθορίζεται από τον παράγοντα ποιότητας (ποιότητα) του ταλαντωτικού κυκλώματος. Το σήμα υψηλής συχνότητας εξόδου θα είναι σταθερό σε πλάτος εάν οι παλμοί διέγερσης ακολουθούν σε υψηλή συχνότητα. Αυτός ο τύπος γεννήτριας είναι ο αρχαιότερος μεταξύ των υπό εξέταση και είναι γνωστός από τον 19ο αιώνα.
Ένα πρακτικό κύκλωμα μιας γεννήτριας ταλαντώσεων διέγερσης κραδασμών υψηλής συχνότητας φαίνεται στο Σχ. 12,13 [R 9/76-52; 3/77-53]. Οι παλμοί διέγερσης κραδασμών παρέχονται στο ταλαντευόμενο κύκλωμα L1C1 μέσω της διόδου VD1 από μια γεννήτρια χαμηλής συχνότητας, για παράδειγμα, έναν πολυδονητή ή μια άλλη γεννήτρια τετραγωνικών κυμάτων (RPU), που συζητήθηκε προηγουμένως στα Κεφάλαια 7 και 8. Το μεγάλο πλεονέκτημα του σοκ Οι γεννήτριες διέγερσης είναι ότι λειτουργούν χρησιμοποιώντας ταλαντευτικά κυκλώματα σχεδόν οποιουδήποτε τύπου και οποιασδήποτε συχνότητας συντονισμού.
Ένας άλλος τύπος γεννητριών είναι οι γεννήτριες θορύβου, τα κυκλώματα των οποίων φαίνονται στο Σχ. 12.14 και 12.15.
Τέτοιες γεννήτριες χρησιμοποιούνται ευρέως για τη διαμόρφωση διαφόρων ραδιοηλεκτρονικών κυκλωμάτων. Τα σήματα που παράγονται από τέτοιες συσκευές καταλαμβάνουν μια εξαιρετικά ευρεία ζώνη συχνοτήτων - από μερικά Hz έως εκατοντάδες MHz. Για τη δημιουργία θορύβου, χρησιμοποιούνται αντιστρόφως πολωμένοι σύνδεσμοι συσκευών ημιαγωγών που λειτουργούν υπό τις οριακές συνθήκες κατάρρευσης χιονοστιβάδων. Για αυτό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μεταβάσεις τρανζίστορ (Εικ. 12.14) [Rl 2/98-37] ή διόδους zener (Εικ. 12.15) [Rl 1/69-37]. Για να διαμορφώσετε τη λειτουργία στην οποία η παραγόμενη τάση θορύβου είναι μέγιστη, ρυθμίζεται το ρεύμα λειτουργίας μέσω του ενεργού στοιχείου (Εικ. 12.15).
Λάβετε υπόψη ότι για να δημιουργήσετε θόρυβο, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις σε συνδυασμό με ενισχυτές χαμηλής συχνότητας πολλαπλών σταδίων, δέκτες υπερ-αναγεννήσεως και άλλα στοιχεία. Για να αποκτήσετε το μέγιστο εύρος της τάσης θορύβου, είναι συνήθως απαραίτητο να επιλέξετε μεμονωμένα το στοιχείο με το μεγαλύτερο θόρυβο.
Προκειμένου να δημιουργηθούν γεννήτριες θορύβου στενής ζώνης, μπορεί να συμπεριληφθεί ένα φίλτρο LC ή RC στην έξοδο του κυκλώματος γεννήτριας.
Λογοτεχνία: Shustov M.A. Πρακτική σχεδίαση κυκλώματος (Βιβλίο 1), 2003
