Krachtige hoogfrequente generator. Stabiele RF-generator

Hoogfrequente generatoren zijn ontworpen om elektrische oscillaties te produceren in het frequentiebereik van tientallen kHz tot tientallen en zelfs honderden MHz. Dergelijke generatoren worden in de regel gemaakt met behulp van LC-oscillerende circuits of kwartsresonatoren, die frequentie-instellende elementen zijn. Fundamenteel veranderen de circuits niet significant, dus zullen LC-generatoren hieronder worden besproken hoge frequentie. Merk op dat, indien nodig, oscillerende circuits in sommige generatorcircuits (zie bijvoorbeeld Fig. 12.4, 12.5) eenvoudig kunnen worden vervangen door kwartsresonatoren.

(Fig. 12.1, 12.2) zijn gemaakt volgens het traditionele "inductieve driepunts" -schema, dat zich in de praktijk heeft bewezen. Ze verschillen in de aanwezigheid van een RC-emittercircuit, dat de bedrijfsmodus van de transistor (Fig. 12.2) voor gelijkstroom instelt. Om te creëren feedback in de generator wordt een tik gemaakt vanaf de inductor (Fig. 12.1, 12.2) (meestal vanaf 1/3...1/5 van zijn deel, gerekend vanaf de geaarde aansluiting). De instabiliteit van hoogfrequente generatoren die bipolaire transistors gebruiken, is te wijten aan het merkbare shunteffect van de transistor zelf op het oscillerende circuit. Wanneer de temperatuur en/of voedingsspanning verandert, veranderen de eigenschappen van de transistor merkbaar, waardoor de opwekkingsfrequentie “zweeft”. Om de invloed van de transistor op de werkfrequentie van de opwekking te verzwakken, moet de verbinding van het oscillerende circuit met de transistor zoveel mogelijk worden verzwakt, waardoor de overgangscapaciteiten tot een minimum worden beperkt. Bovendien wordt de opwekkingsfrequentie merkbaar beïnvloed door veranderingen in de belastingsweerstand. Daarom is het uiterst noodzakelijk om een emitter (bron) volger aan te sluiten tussen de generator en de belastingsweerstand.

Om generatoren van stroom te voorzien, moeten stabiele stroombronnen met lage spanningsrimpels worden gebruikt.

Generatoren gemaakt met veldeffecttransistors (Fig. 12.3) hebben de beste eigenschappen.

Geassembleerd volgens het "capacitieve driepuntscircuit" op bipolaire en veldeffecttransistors, worden ze getoond in Fig. 12.4 en 12.5. In principe verschillen de eigenschappen van de “inductieve” en “capacitieve” driepuntsschakelingen niet, echter bij de “capacitieve driepunts”-schakeling is het niet nodig om een extra aansluiting op de inductor te maken.

In veel generatorcircuits (Fig. 12.1 - 12.5 en andere circuits) kan het uitgangssignaal rechtstreeks van het oscillerende circuit worden afgenomen via een kleine condensator of via een inductieve koppelspoel, maar ook van niet-geaarde circuits. wisselstroom elektroden van het actieve element (transistor). Daarmee moet rekening worden gehouden extra lading oscillerend circuit verandert zijn kenmerken en werkfrequentie. Soms wordt deze eigenschap “voorgoed” gebruikt - voor het meten van verschillende fysische en chemische grootheden, het monitoren van technologische parameters.

In afb. Figuur 12.6 toont een diagram van een licht gewijzigde versie van de RF-generator - een "capacitieve driepunts". De diepte van positieve feedback en optimale omstandigheden om de generator te exciteren wordt geselecteerd met behulp van capacitieve circuitelementen.

Het generatorcircuit getoond in Fig. 12.7, is operationeel in een breed scala aan inductantiewaarden van de oscillerende circuitspoel (van 200 μH tot 2 H) [R 7/90-68]. Een dergelijke generator kan worden gebruikt als hoogfrequente signaalgenerator met groot bereik of als meetomzetter van elektrische en niet-elektrische grootheden in frequentie, maar ook in een inductiemeetcircuit.

Generatoren op basis van actieve elementen met een N-vormige stroom-spanningskarakteristiek (tunneldiodes, lambdadiodes en hun analogen) bevatten meestal

stroombron, actief element en frequentie-instelelement (LC-circuit) met parallelle of serieschakeling. In afb. Figuur 12.8 toont een circuit van een RF-generator op basis van een element met een lambda-vorm stroom-spanningskarakteristiek. De frequentie ervan wordt geregeld door de dynamische capaciteit van de transistors te veranderen wanneer de stroom die er doorheen vloeit verandert.

De HL1 LED stabiliseert het werkpunt en geeft aan dat de generator aan staat.

Een generator gebaseerd op een analoog van een lambdadiode, gemaakt op veldeffecttransistors, en met stabilisatie van het werkpunt door een analoog van een zenerdiode - een LED, wordt getoond in Fig. 12.9. Het apparaat werkt tot een frequentie van 1 MHz en hoger bij gebruik van de in het diagram aangegeven transistoren.

Ma afb. 12.10 wordt, om de circuits te vergelijken op basis van hun mate van complexiteit, een praktisch circuit van een RF-generator gebaseerd op een tunneldiode gegeven. Een voorwaarts voorgespannen overgangspunt van een hoogfrequente germaniumdiode wordt gebruikt als laagspanningsstabilisator voor halfgeleiders. Deze generator is potentieel in staat om op de hoogste frequenties te werken - tot enkele GHz.

Hoogfrequente generator, het circuit doet sterk denken aan Fig. 12.7, maar gemaakt met behulp van veldeffecttransistor, weergegeven in afb. 12.11 [Rl 7/97-34].

Het prototype van de RC-oscillator getoond in Fig. 11.18 is het generatorcircuit in Fig. 12.12.

De notengenerator onderscheidt zich door hoge frequentiestabiliteit en de mogelijkheid om te werken in een breed scala aan veranderingen in de parameters van frequentie-instelelementen. Om de invloed van de belasting op de bedrijfsfrequentie van de generator te verminderen, wordt een extra fase in het circuit geïntroduceerd: een emittervolger gemaakt op een bipolaire transistor VT3. De generator kan werken op frequenties boven 150 MHz.

Van de verschillende generatorcircuits is het vooral de moeite waard om generatoren met schokexcitatie te benadrukken. Hun werk is gebaseerd op periodieke excitatie van een oscillerend circuit (of ander resonerend element) met een krachtige korte stroompuls. Als resultaat van de “elektronische impact” verschijnen periodieke sinusoïdale oscillaties met een sinusoïdale vorm geleidelijk in amplitude in het op deze manier opgewonden oscillerende circuit. De demping van oscillaties in amplitude is te wijten aan onomkeerbare energieverliezen in het oscillerende circuit. De snelheid waarmee oscillaties wegsterven wordt bepaald door de kwaliteitsfactor (kwaliteit) van het oscillerende circuit. Vrije dag hoogfrequent signaal zal stabiel in amplitude zijn als de excitatiepulsen met een hoge frequentie volgen. Dit type generator is het oudste van de beschouwde generatoren en is al sinds de 19e eeuw bekend.

Een praktisch circuit van een hoogfrequente schokexcitatie-oscillatiegenerator wordt getoond in Fig. 12.13 [R 9/76-52; 3/77-53]. Impact-excitatiepulsen worden via de diode VD1 aan het oscillatiecircuit L1C1 geleverd door een laagfrequente generator, bijvoorbeeld een multivibrator, of een andere vierkante pulsgenerator (RPG), eerder besproken in de hoofdstukken 7 en 8. Groot voordeel schokexcitatiegeneratoren is dat ze werken met oscillerende circuits van vrijwel elk type en elke resonantiefrequentie.

Een ander type generatoren zijn ruisgeneratoren, waarvan de circuits worden getoond in Fig. 12.14 en 12.15.

Dergelijke generatoren worden veel gebruikt om verschillende radio-elektronische circuits te configureren. De signalen die door dergelijke apparaten worden gegenereerd, beslaan een extreem brede frequentieband - van enkele Hz tot honderden MHz. Omgekeerde voorgespannen kruispunten worden gebruikt om ruis te genereren halfgeleider apparaten, opererend in de randvoorwaarden van lawine-instorting. Op deze dag kunnen overgangen van transistors (Fig. 12.14) [Rl 2/98-37] of zenerdiodes (Fig. 12.15) [Rl 1/69-37] worden gebruikt. Om de modus te configureren waarin de gegenereerde ruisspanning maximaal is, wordt de bedrijfsstroom aangepast via de actieve spanning (Fig. 12.15).

Houd er rekening mee dat u voor het genereren van ruis ook weerstanden kunt gebruiken in combinatie met meertraps laagfrequente versterkers, superregeneratieve ontvangers en andere elementen. Om de maximale amplitude van de ruisspanning te verkrijgen, is het meestal nodig om individueel het meest luidruchtige element te selecteren.

Om smalbandige ruisgeneratoren te creëren, kan aan de uitgang van de generatorschakeling een LC- of RC-filter worden opgenomen.

Het belangrijkste blok van elke zender is dus de generator. Hoe stabiel en nauwkeurig de generator werkt, bepaalt of iemand het uitgezonden signaal kan oppikken en normaal kan ontvangen. Er zijn gewoon heel veel dingen die op internet rondslingeren. diverse schema's bugs die verschillende generatoren gebruiken. Nu categoriseren we dit allemaal een beetje.

De beoordelingen van de onderdelen van alle gegeven diagrammen worden berekend rekening houdend met het feit dat werkfrequentie circuit is 60...110 MHz (dat wil zeggen, het bestrijkt onze favoriete VHF-band).

"Klassiekers van het genre."

De transistor is verbonden volgens het circuit met gemeenschappelijke basis. De weerstandsspanningsdeler R1-R2 creëert een werkpuntverschuiving op de basis. Condensator C3 shunt R2 met hoge frequentie.

R3 is opgenomen in het emittercircuit om de stroom die door de transistor vloeit te beperken.

Condensator C1 en spoel L1 vormen een frequentie-instellende oscillerende schakeling.

Conder C2 zorgt voor de positieve feedback (POF) die nodig is voor het genereren.

Generatiemechanisme

Een vereenvoudigd diagram kan als volgt worden weergegeven:

In plaats van een transistor plaatsen we een bepaald “element met negatieve weerstand”. In wezen is het een versterkend element. Dat wil zeggen, de stroom aan de uitgang is groter dan de stroom aan de ingang (dus dat is lastig).

Op de ingang van dit element is een oscillatiecircuit aangesloten. Feedback wordt geleverd vanaf de uitgang van het element naar hetzelfde oscillatiecircuit (via condensator C2). Dus wanneer de stroom aan de ingang van het element toeneemt (de luscondensator wordt opgeladen), neemt ook de stroom aan de uitgang toe. Via feedback wordt het teruggekoppeld naar het oscillerende circuit - er vindt "opladen" plaats. Het resultaat is dat ongedempte trillingen zich in het circuit nestelen.

Alles bleek eenvoudiger dan gestoomde rapen (zoals altijd).

Rassen

Op het enorme internet kun je ook de volgende implementatie van dezelfde generator vinden:

Het circuit wordt "capacitieve driepunts" genoemd. Het werkingsprincipe is hetzelfde.

In al deze schema's kan het gegenereerde signaal rechtstreeks van de collector VT 1 worden verwijderd, of voor dit doel een koppelspoel gebruiken die is aangesloten op een lusspoel.

Ik kies dit schema en raad het u aan.

R1 – beperkt de generatorstroom
R2 – stelt de basisoffset in
C1, L1 – oscillerend circuit
C2 – condensator PIC

Spoel L1 heeft een aftakking waarop de emitter van de transistor is aangesloten. Deze kraan mag niet precies in het midden worden geplaatst, maar dichter bij het "koude" uiteinde van de spoel (dat wil zeggen degene die is aangesloten op de stroomdraad). Bovendien kun je helemaal geen kraan maken, maar een extra spoel opwinden, dat wil zeggen een transformator maken:

Deze schema's zijn identiek.

Generatiemechanisme:

Laten we, om te begrijpen hoe zo'n generator werkt, naar het tweede circuit kijken. In dit geval zal de linker (volgens het diagram) de secundaire wikkeling zijn, de rechter de primaire.

Wanneer de spanning op de bovenste plaat van C1 toeneemt (dat wil zeggen, de stroom in de secundaire wikkeling vloeit "omhoog"), wordt via de feedbackcondensator C2 een openingspuls aan de basis van de transistor toegevoerd. Hierdoor gaat de transistor stroom aan de primaire wikkeling leveren, deze stroom zorgt ervoor dat de stroom in de secundaire wikkeling toeneemt. Er vindt een aanvulling van energie plaats. Over het algemeen is alles ook vrij eenvoudig.

Rassen.

Mijn kleine knowhow: je kunt een diode tussen de gemeenschappelijke en de basis plaatsen:

Het signaal in al deze circuits wordt verwijderd van de emitter van de transistor of via een extra koppelspoel rechtstreeks uit het circuit.

Push-pull-generator voor de lui

Het meest eenvoudig circuit generator, de enige die ik ooit heb gezien:

In dit circuit zie je gemakkelijk de gelijkenis met een multivibrator. Ik zal je meer vertellen - dit is een multivibrator. Alleen in plaats van vertragingscircuits op een condensator en weerstand (RC-circuit) worden hier inductoren gebruikt. Weerstand R1 stelt de stroom door de transistors in. Bovendien zal generatie zonder dit simpelweg niet werken.

Generatiemechanisme:

Laten we zeggen dat VT1 opent en door L1 stroomt collectorstroom VT1. Dienovereenkomstig is VT2 gesloten en stroomt de openingsbasisstroom VT1 door L2. Maar aangezien de weerstand van de spoelen 100...1000 keer kleiner is dan de weerstand van weerstand R1, zal tegen de tijd volledige opening transistor, de spanning erover daalt tot zeer kleine waarde en de transistor wordt uitgeschakeld. Maar! Omdat voordat de transistor werd gesloten, er een grote collectorstroom door L1 stroomde, is er op het moment van sluiten een spanningsstoot (zelfinductie emf), die wordt toegevoerd aan de basis van VT2 en deze opent. Alles begint opnieuw, alleen met een andere generatorarm. En zo verder...

Deze generator heeft slechts één voordeel: fabricagegemak. De rest zijn nadelen.

Omdat er geen duidelijke timinglink is (oscillerend circuit of RC-circuit), is het erg moeilijk om de frequentie van een dergelijke generator te berekenen. Het zal afhangen van de eigenschappen van de gebruikte transistors, de voedingsspanning, temperatuur, enz. Over het algemeen is het beter om deze generator niet voor serieuze zaken te gebruiken. In het magnetronbereik wordt het echter vrij vaak gebruikt.

Push-pull-generator voor harde werkers

De andere generator die we zullen overwegen is ook een push-pull-generator. Het bevat echter een oscillerend circuit, waardoor de parameters stabieler en voorspelbaarder worden. Hoewel het in wezen ook vrij eenvoudig is.

Wat zien we hier?

Een ervaren oog (en niet een heel ervaren oog) zal in deze schakeling ook een gelijkenis met een multivibrator vinden. Nou, zo is het!

Waarom is het opmerkelijk? dit schema? Ja, want door het gebruik van push-pull activatie kun je je ontwikkelen dubbele kracht, in vergelijking met circuits van 1-taktgeneratoren, bij dezelfde voedingsspanning en op voorwaarde dat dezelfde transistors worden gebruikt. Wauw! Over het algemeen heeft ze bijna geen gebreken :)

Generatiemechanisme

Wanneer de condensator in de ene of de andere richting wordt opgeladen, vloeit er stroom door een van de terugkoppelcondensatoren naar de overeenkomstige transistor. De transistor gaat open en voegt energie toe in de ‘juiste’ richting. Dat is alle wijsheid.

Ik heb geen bijzonder geavanceerde versies van dit schema gezien...

Nu een beetje creativiteit.

Generator aan logische elementen

Als het gebruik van transistors in een generator u verouderd of omslachtig lijkt, of om religieuze redenen onaanvaardbaar lijkt, is er een uitweg! In plaats van transistoren kunnen microschakelingen worden gebruikt. Meestal wordt logica gebruikt: de elementen NOT, AND-NOT, OR-NOT, minder vaak - Exclusief OR. Over het algemeen zijn alleen NIET-elementen nodig, de rest zijn excessen die de snelheidsparameters van de generator alleen maar verslechteren.

We zien een verschrikkelijk plan.

De vierkanten met een gat aan de rechterkant zijn inverters. Nou ja, of – “elementen NIET”. Het gat geeft alleen aan dat het signaal omgekeerd is.

Wat is het element NIET vanuit het oogpunt van banale eruditie? Nou ja, dat wil zeggen, vanuit het oogpunt van analoge technologie? Dat klopt, dit is een versterker met een omgekeerde uitgang. Dat wil zeggen, wanneer toenemend spanning aan de ingang van de versterker, de uitgangsspanning is evenredig met neemt af. Het invertercircuit kan ongeveer als volgt worden weergegeven (vereenvoudigd):

Dit is natuurlijk te simpel. Maar hier zit een kern van waarheid in.
Voor ons is dit voorlopig echter niet zo belangrijk.

Laten we dus naar het generatorcircuit kijken. Wij hebben:

Twee omvormers (DD1.1, DD1.2)

Weerstand R1

Oscillerend circuit L1 C1

Merk op dat het oscillerende circuit in dit circuit in serie is. Dat wil zeggen, de condensator en de spoel bevinden zich naast elkaar. Maar dit is nog steeds een oscillerend circuit, het wordt berekend met dezelfde formules en is niet slechter (en niet beter) dan zijn parallelle tegenhanger.

Laten we vanaf het begin beginnen. Waarom hebben we een weerstand nodig?

De weerstand creëert negatieve feedback (NFB) tussen de uitgang en ingang van element DD1.1. Dit is nodig om de versterking onder controle te houden - dit is er één, en ook - om een initiële bias te creëren aan de ingang van het element - dit is twee. Hoe dit werkt, zullen we ergens in de tutorial in detail bekijken. analoge technologie. Laten we voorlopig begrijpen dat dankzij deze weerstand, aan de uitgang en ingang van het element, bij afwezigheid van een ingangssignaal een spanning gelijk aan de helft van de voedingsspanning tot stand komt. Meer precies, het rekenkundig gemiddelde van de spanningen van logische "nul" en "één". Laten we ons daar voorlopig geen zorgen over maken, we hebben nog veel te doen...

Dus op één element kregen we een inverterende versterker. Dat wil zeggen een versterker die het signaal op zijn kop ‘zet’: als er veel aan de ingang is, is er weinig aan de uitgang, en omgekeerd. Het tweede element dient om deze versterker niet-inverterend te maken. Dat wil zeggen, het draait het signaal opnieuw om. En in deze vorm versterkt signaal geleverd aan de uitgang, aan het oscillerende circuit.

Laten we eens goed naar het oscillerende circuit kijken? Hoe wordt het ingeschakeld? Rechts! Deze wordt aangesloten tussen de uitgang en ingang van de versterker. Dat wil zeggen, het creëert positieve feedback (POF). Zoals we al weten uit het beoordelen van eerdere generatoren, is POS nodig voor een generator zoals valeriaan dat is voor een kat. Wat kan geen enkele generator doen zonder POS? Dat klopt - raak opgewonden. En begin met genereren...

Waarschijnlijk weet iedereen dit wel: als je een microfoon aansluit op de ingang van een versterker en een luidspreker op de uitgang, dan begint er een akelig "fluit" wanneer je de microfoon naar de luidspreker brengt. Dit is niets anders dan generatie. We voeren het signaal van de uitgang van de versterker naar de ingang. Er verschijnt een POS. Als gevolg hiervan begint de versterker te genereren.

Kortom, door middel van een LC-circuit wordt er een PIC gecreëerd in onze generator, wat leidt tot excitatie van de generator op de resonantiefrequentie van het oscillatiecircuit.

Nou, is het moeilijk?
Als(moeilijk)
{
we krabben (raap);
lees opnieuw;
}

Laten we het nu hebben over de soorten van dergelijke generatoren.

Ten eerste kun je in plaats van een oscillerend circuit kwarts inschakelen. Het resultaat is een gestabiliseerde generator die werkt op de kwartsfrequentie:

Als u in het OS-circuit van element DD1.1 een oscillerend circuit in plaats van een weerstand opneemt, kunt u een generator starten met behulp van kwartsharmonischen. Om een harmonische te verkrijgen, is het noodzakelijk dat de resonantiefrequentie van het circuit dicht bij de frequentie van deze harmonische ligt:

Als de generator is gemaakt van AND-NOT- of NOR-NOT-elementen, moeten de ingangen van deze elementen worden geparalleliseerd en ingeschakeld als gewone omvormer. Als we Exclusive OR gebruiken, dan is één van de ingangen van elk element aangesloten op + voeding.

Een paar woorden over microschakelingen.
Het verdient de voorkeur om te gebruiken TTLSH-logica of hoge snelheid CMOS.

TTLSH-serie: K555, K531, KR1533
Bijvoorbeeld een microschakeling K1533LN1– 6 omvormers.
CMOS-serie: KR1554, KR1564(74 AC, 74 HC), bijvoorbeeld – KR1554LN1
Als laatste redmiddel: de goede oude serie K155(TTL). Maar de frequentieparameters laten veel te wensen over, dus ik zou deze logica niet gebruiken.

De hier besproken generatoren zijn niet het enige dat u in dit moeilijke leven tegen kunt komen. Maar als je de basisprincipes van de werking van deze generatoren kent, zal het veel gemakkelijker zijn om het werk van anderen te begrijpen, te temmen en voor je te laten werken :)

Het belangrijkste blok van elke zender is dus de generator. Hoe stabiel en nauwkeurig de generator werkt, bepaalt of iemand het uitgezonden signaal kan oppikken en normaal kan ontvangen. Er zijn gewoon een heleboel verschillende bugcircuits op internet die gebruik maken van verschillende generatoren. Nu categoriseren we dit allemaal een beetje.

De classificaties van de onderdelen van alle gegeven circuits worden berekend rekening houdend met het feit dat de werkfrequentie van het circuit 60...110 MHz is (dat wil zeggen dat het ons favoriete VHF-bereik bestrijkt).

Klassieker van het genre - HF-generator

De transistor is aangesloten volgens een gemeenschappelijk basiscircuit. De weerstandsspanningsdeler R1-R2 creëert een werkpuntverschuiving op de basis. Condensator C3 shunt R2 met hoge frequentie.

R3 is opgenomen in het emittercircuit om de stroom die door de transistor vloeit te beperken.

Condensator C1 en spoel L1 vormen een frequentie-instellende oscillerende schakeling.

Conder C2 zorgt voor de positieve feedback (POF) die nodig is voor het genereren.

Generatiemechanisme

Een vereenvoudigd diagram kan als volgt worden weergegeven:

Alles bleek eenvoudiger dan gestoomde rapen (zoals altijd).

Rassen

Op het enorme internet kun je ook de volgende implementatie van dezelfde generator vinden:

Het circuit wordt "capacitieve driepunts" genoemd. Het werkingsprincipe is hetzelfde.

In al deze schema's kan het gegenereerde signaal rechtstreeks van de collector VT 1 worden verwijderd, of voor dit doel een koppelspoel gebruiken die is aangesloten op een lusspoel.

Inductieve driepunts

Ik kies dit schema en raad het u aan.

R1 – beperkt de generatorstroom
R2 – stelt de basisoffset in
C1, L1 – oscillerend circuit
C2 – condensator PIC

Deze schema's zijn identiek.

Generatiemechanisme:

Laten we, om te begrijpen hoe zo'n generator werkt, naar het tweede circuit kijken. In dit geval zal de linker (volgens het diagram) de secundaire wikkeling zijn, de rechter de primaire.

Rassen

Mijn kleine knowhow: je kunt een diode tussen de gemeenschappelijke en de basis plaatsen:

Het signaal in al deze circuits wordt verwijderd van de emitter van de transistor of via een extra koppelspoel rechtstreeks uit het circuit.

Push-pull-generator voor de lui

Het eenvoudigste generatorcircuit dat ik ooit heb gezien:

Generatiemechanisme:

Laten we zeggen dat VT1 opent, collectorstroom VT1 stroomt door L1. Dienovereenkomstig is VT2 gesloten en stroomt de openingsbasisstroom VT1 door L2. Maar aangezien de weerstand van de spoelen 100...1000 keer kleiner is dan de weerstand van weerstand R1, daalt de spanning erover tot een zeer kleine waarde tegen de tijd dat de transistor volledig is geopend, en sluit de transistor. Maar! Omdat voordat de transistor werd gesloten, er een grote collectorstroom door L1 stroomde, is er op het moment van sluiten een spanningsstoot (zelfinductie emf), die wordt toegevoerd aan de basis van VT2 en deze opent. Alles begint opnieuw, alleen met een andere generatorarm. En zo verder...

Deze generator heeft slechts één voordeel: fabricagegemak. De rest zijn nadelen.

Push-pull-generator voor harde werkers

Wat zien we hier?

Een ervaren oog (en niet een heel ervaren oog) zal in deze schakeling ook een gelijkenis met een multivibrator vinden. Nou, zo is het!

Wat is er bijzonder aan deze regeling? Ja, want door het gebruik van push-pull-schakeling kun je dubbel vermogen ontwikkelen, vergeleken met circuits van 1-taktgeneratoren, bij dezelfde voedingsspanning en op voorwaarde dat dezelfde transistors worden gebruikt. Wauw! Over het algemeen heeft ze bijna geen gebreken :)

Generatiemechanisme

Ik heb geen bijzonder geavanceerde versies van dit schema gezien...

Nu een beetje creativiteit.

Generator voor logische elementen

We zien een verschrikkelijk plan.

De vierkanten met een gat aan de rechterkant zijn inverters. Nou ja, of – “elementen NIET”. Het gat geeft alleen aan dat het signaal omgekeerd is.

Dit is natuurlijk te simpel. Maar hier zit een kern van waarheid in.
Voor ons is dit voorlopig echter niet zo belangrijk.

Laten we dus naar het generatorcircuit kijken. Wij hebben:

Twee omvormers (DD1.1, DD1.2)

Weerstand R1

Oscillerend circuit L1 C1

Laten we vanaf het begin beginnen. Waarom hebben we een weerstand nodig?

De weerstand creëert negatieve feedback (NFB) tussen de uitgang en ingang van element DD1.1. Dit is nodig om de versterking onder controle te houden - dit is er één, en ook - om een initiële bias te creëren aan de ingang van het element - dit is twee. Hoe dit werkt, zullen we ergens in de tutorial over analoge technologie in detail bekijken. Laten we voorlopig begrijpen dat dankzij deze weerstand aan de uitgang en ingang van het element, bij afwezigheid van een ingangssignaal, een spanning gelijk aan de helft van de voedingsspanning ontstaat. Meer precies, het rekenkundig gemiddelde van de spanningen van logische "nul" en "één". Laten we ons daar voorlopig geen zorgen over maken, we hebben nog veel te doen...

Dus op één element kregen we een inverterende versterker. Dat wil zeggen een versterker die het signaal op zijn kop ‘zet’: als er veel aan de ingang is, is er weinig aan de uitgang, en omgekeerd. Het tweede element dient om deze versterker niet-inverterend te maken. Dat wil zeggen, het draait het signaal opnieuw om. En in deze vorm wordt het versterkte signaal aan de uitgang geleverd, aan het oscillerende circuit.

Kortom, door middel van een LC-circuit wordt er een PIC gecreëerd in onze generator, wat leidt tot excitatie van de generator op de resonantiefrequentie van het oscillatiecircuit.

Nou, is het moeilijk?
Als(moeilijk)
{
we krabben (raap);
lees opnieuw;
}

Laten we het nu hebben over de soorten van dergelijke generatoren.

Ten eerste kun je in plaats van een oscillerend circuit kwarts inschakelen. Het resultaat is een gestabiliseerde generator die werkt op de kwartsfrequentie:

Als de generator is gemaakt van AND-NOT- of NOR-NOT-elementen, moeten de ingangen van deze elementen parallel worden geschakeld en worden ingeschakeld als een gewone omvormer. Als we Exclusive OR gebruiken, dan is één van de ingangen van elk element aangesloten op + voeding.

Een paar woorden over microschakelingen.
Het verdient de voorkeur om TTLSH-logica of snelle CMOS te gebruiken.

Het belangrijkste doel van een hoogfrequente generator is dat deze trillingen in het elektrische veld creëert. Het bereik van deze oscillaties heeft vrij brede grenzen: van enkele tientallen kilohertz tot honderden megahertz.

Algemene beschrijving van het HF-apparaat

Bij meerderheid gewone mensen dit apparaat wordt gebruikt om de meter te stoppen. Een hoogfrequente generator is werkelijk in staat de werking van dergelijke apparatuur te stoppen door trillingen te creëren. Bovendien kan dit apparaat ook worden gebruikt om gewone huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien. Als we het over capaciteiten hebben, dan uitgangsspanning bereikt 220 A en vermogen - 1 kW. Het is ook mogelijk om sommige elementen te vervangen door krachtigere. Als dit wordt gedaan, zullen de uitgangskarakteristieken van de hoogfrequente generator toenemen en zal het met zijn hulp mogelijk zijn om meer eenheden of meerdere, maar krachtigere. De HF zelf is aangesloten op een regulier huishoudelijk netwerk. Het is belangrijk om hier op te merken dat de regeling elektrische draden is vrij eenvoudig, en het heeft geen zin om het op welke manier dan ook te veranderen. Bovendien is het voor dit apparaat niet nodig om een aardingssysteem te gebruiken. Wanneer dergelijke oscillerende eenheden op het netwerk worden aangesloten, stoppen ze de werking van de meter niet volledig. De unit blijft functioneren, maar slechts 25% van het werkelijke elektriciteitsverbruik wordt geregistreerd.

Bediening van het apparaat

Als je meer in detail kijkt naar de werking van een hoogfrequente generator, stopt de apparatuur vanwege het feit dat er een condensator in het apparaatcircuit wordt gebruikt. De verbinding wordt precies gemaakt met dit onderdeel, dat een lading heeft die volledig samenvalt met de sinusoïde van de spanning die in het netwerk stroomt. Het opladen gebeurt via pulsen met een hoge frequentie. Het blijkt dus dat de stroom die de consument van hem verbruikt, afkomstig is thuisnetwerk, wordt een hoogfrequente puls. Conventionele elektronische meters die in woningen worden geïnstalleerd, worden gekenmerkt door een gebrek aan gevoeligheid voor dergelijke schommelingen. Dit betekent dat de unit rekening houdt met het pulsstroomverbruik bij een negatieve fout.

Beschrijving van de schakeling

Het hoogfrequente generatorcircuit wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van bepaalde sleutelelementen. Deze omvatten: gelijkrichter, condensator, transistor. Verder, als we het hebben over het aansluiten van de condensator, dan is deze in serie verbonden met de gelijkrichter. Dit is nodig zodat terwijl de gelijkrichter aan de transistor werkt, de condensator kan worden opgeladen tot de spanning die beschikbaar is in het netwerk.

Meestal is de laadlimiet van de condensator in een hoogfrequente generator 2 kHz. Als we het over de spanning hebben, dat is op dit moment is aanwezig op de belasting en capaciteit van het apparaat, en nadert vervolgens de sinusgolf bij 220 V. Om de stroom die door de transistor vloeit terwijl de capaciteit wordt opgeladen te beperken, bevat het circuit een weerstand die is verbonden met de schakeltrap met behulp van een serieschakeling.

Kenmerken van HF-prestaties

De generator is volledig op logische elementen uitgevoerd. Het produceert oscillaties of pulsen met een frequentie van 2 kHz en een amplitude van 5 volt. Er is ook zo'n kenmerk als de signaalfrequentie. De waarde van deze parameter wordt bepaald door de elementen C2 en R7. IN standaard schema's aanduidingen gebruiken precies dit handtekeningformaat. De eigenschappen die deze elementen bieden, kunnen worden gebruikt om de maximale fout bij het meten van het energieverbruik aan te passen. Elementen als T2 en T3 – transistors – zijn verantwoordelijk voor het creëren van pulsen. Samen worden ze de impulsschepper genoemd. Dit deel is ook verantwoordelijk voor correcte werk transistor T1.

Apparaten zoals gelijkrichters, transformatoren en andere worden gebruikt als kleine voeding. De hoofdtaak is het leveren van energie voor de werking van de microschakeling met andere elementen. Deze kleine voedingen hebben meestal een vermogen van 36V.

Hoogfrequente signaalgenerator G4-151

Het hoofddoel van een dergelijke generator is het configureren, controleren, afstellen en testen van radioapparaten. Met dit apparaat is het mogelijk om de amplitude-frequentierespons, gevoeligheid, selectiviteit, enz. te meten. Daarnaast is deze apparatuur ook te gebruiken als signaalbron waar mee gewerkt kan worden op verschillende manieren modulatie van oscillaties. Dit kan amplitude, frequentie of puls modulatie. Het is ook mogelijk om ongemoduleerde oscillaties te creëren. Meestal wordt dergelijke apparatuur gebruikt in verificatie-instanties, in apparatuurreparatiewerkplaatsen, in werkplaatsen of laboratoria.

De uitvoer van informatie van dit hoogfrequente apparaat is normaal digitale code. Voor bedieningsgemak zijn er bovendien analoge ingangen waarmee u alle parameters van het apparaat op afstand kunt aanpassen.

Persoonlijke montage

Omdat het monteren van een echt hoogfrequent circuit lastig kan zijn, is er een enigszins vereenvoudigde montagemogelijkheid. In dit geval zal in plaats van een transistor een element met negatieve weerstand in het circuit worden gebruikt. Dergelijke elementen worden ook vaak versterkende elementen genoemd. Om het simpel te zeggen in eenvoudige woorden, dan is de stroom aan de uitgang van dergelijke apparaten altijd groter dan de stroom aan de ingang.

Op de ingang van zo'n apparaat is een oscillatiecircuit aangesloten. Vervolgens is het erg belangrijk dat je vanaf de uitgang van dezelfde versterker via feedback deze hierop moet aansluiten oscillerend circuit. Door het circuit op deze manier aan te sluiten, krijgt u het volgende resultaat. Er wordt een stroom van een bepaalde waarde aan de ingang geleverd, die door het versterkingselement gaat, deze neemt toe, waardoor de luscondensator wordt bekrachtigd. Met behulp van feedback keert de reeds versterkte stroom weer terug naar de ingang van de schakeling, waar deze opnieuw wordt versterkt. Dit circulaire proces vindt voortdurend plaats. Dit is de oorzaak van ongedempte trillingen in de generator.

Buis RF

Een van de typen hoogfrequente signaalgeneratoren zijn buisapparaten. Dergelijke apparaten worden gebruikt om plasma uit te verkrijgen de noodzakelijke parameters. Om dit te doen, moet u een bepaalde ontlading op de kracht van het apparaat toepassen. De belangrijkste elementen van dergelijke apparaten zijn zenders, waarvan de werking gebaseerd is op het principe van stroomvoorziening.

Nog één belangrijk onderdeel Eindversterkers worden gebruikt om buizen HF eindversterkers aan te sturen. Deze op de lampen gemonteerde onderdelen worden gebruikt voor de ombouw DC in variabel. Uiteraard is de werking van een lampgenerator onmogelijk zonder de lamp zelf. Je kunt verschillende elementen gebruiken. De GU-92A-tetrode is heel gebruikelijk geworden. Dit deel is vacuüm buis, waarvoor vier elementen worden gebruikt: anode, kathode, afscherming en stuurroosters.

Het idee is om een goedkope VHF-bandgenerator te maken om in te werken veldomstandigheden werd geboren toen de wens ontstond om de parameters van zelf-geassembleerde antennes te meten zelfgemaakte SWR-meter. Met vervangbare moduleblokken kon zo'n generator snel en gemakkelijk worden gemaakt. Reeds meerdere generatoren gemonteerd voor: uitzending 87,5 - 108 MHz, amateurradio 144 - 146 MHz en 430 - 440 MHz, inclusief PRM (446 MHz) bereik, terrestrisch bereik digitale televisie 480 - 590 MHz. Zo'n mobiel en eenvoudig meetapparaat past in je broekzak en doet in sommige opzichten niet onder voor professionele meetapparaten. meetinstrumenten. De schaalbalk kan eenvoudig worden aangevuld door verschillende waarden in het circuit of het modulaire bord te wijzigen.

Blokdiagram is hetzelfde voor alle gebruikte bereiken.

Dit meester-oscillator(op transistor T1) met parametrische frequentiestabilisatie, die het vereiste overlapbereik bepaalt. Om het ontwerp te vereenvoudigen, wordt de bereikafstemming uitgevoerd door een trimcondensator. In de praktijk werd een dergelijk schakelcircuit, met de juiste nominale waarden, op gestandaardiseerde chipinductoren en chipcondensatoren getest tot frequentie 1300 MHz.

Foto 2. Generator met laagdoorlaatfilter voor de bereiken 415 - 500 MHz en 480 - 590 MHz.

Laagdoorlaatfilter (LPF) onderdrukt hogere harmonischen met meer dan 55 dB, gemaakt op circuits met inductoren L 1, L 2, L 3. Condensatoren parallel aan inductanties vormen notch-filters die zijn afgestemd op de tweede harmonische van de lokale oscillator, wat zorgt voor extra onderdrukking van hogere harmonischen van de lokale oscillator.

Lineaire versterker op de microschakeling heeft een genormaliseerde uitgangsimpedantie van 50 Ohm en voor dit schakelcircuit ontwikkelt het een vermogen van 15 tot 25 mW, voldoende voor het afstemmen en controleren van antenneparameters, waarvoor geen registratie vereist is. Dit is precies het uitgangsvermogen hoogfrequente generator G4 – 176. Voor de eenvoud van het circuit is er geen laagdoorlaatfilter aan de uitgang van de microschakeling, dus de onderdrukking van hogere harmonischen van de generator aan de uitgang is met 10 dB verslechterd.

De ADL 5324-chip is ontworpen om te werken op frequenties van 400 MHz tot 4 GHz, maar de praktijk heeft uitgewezen dat hij behoorlijk efficiënt is bij meer frequenties. lage frequenties VHF-band.

Stroomvoorziening voor generatoren uitgevoerd van lithiumbatterij met een spanning tot 4,2 volt. Het apparaat heeft een connector voor externe voeding en het opladen van de batterij en een hoogfrequente connector voor het aansluiten van een externe meter, en een zelfgemaakte SWR-meter kan als niveau-indicator dienen.

Generatorbereik 87,5 – 108 MHz.

Opties. De feitelijke frequentieafstemming was 75 – 120 MHz. Voedingsspanning Vp = 3,3 – 4,2 V. Uitgangsvermogen tot 25 mW (Vp = 4 V). Uitgangsweerstand Rouw = 50 Ohm. Onderdrukking van hogere harmonischen meer dan 40 dB. Oneffenheid erin frequentiebereik 87,5 – 108 MHz minder dan 2 dB. Het stroomverbruik bedraagt maximaal 100 mA (V p = 4 V).

Rijst. 1. Generatorbereik 87,5 - 108 MHz.

Rijst. 2.

In afb. 2. Er wordt een schets gepresenteerd van de installatie van een hoofdoscillator met een frequentie van 115,6 - 136 MHz. Deze generator wordt gebruikt als lokale oscillator in omzetter a en b. De generator wordt afgestemd met behulp van een variabele weerstand die de spanning op de varicap verandert.

Generator van het amateurradiobereik 144 - 146 MHz.

Opties. De feitelijke frequentieafstemming was 120 – 170 MHz. Voedingsspanning V p = 3,3 – 4,2 V. Uitgangsvermogen tot 20 mW (V p = 4 V). Uitgangsweerstand Rouw = 50 Ohm. Onderdrukking van hogere harmonischen meer dan 45 dB. De oneffenheid in het frequentiebereik bedraagt minder dan 1 dB. Het stroomverbruik bedraagt maximaal 100 mA (V p = 4 V).

In de generator wordt de inductorspoel teruggebracht tot 10 windingen (doorndiameter 4 mm, draaddiameter 0,5 mm). De waarden van de laagdoorlaatfiltercondensatoren zijn afgenomen.

Generator van het amateurradiobereik 430 - 440 MHz.

Opties. Het werkelijke afstembereik bij de aangegeven classificaties was 415 – 500 MHz. Voedingsspanning V p = 3,3 – 4,2 V. Uitgangsvermogen tot 15 mW (V p = 4 V). Uitgangsweerstand Rouw = 50 Ohm. Onderdrukking van hogere harmonischen meer dan 45 dB. Oneffenheden in het frequentiebereik 430 – 440 MHz bedragen minder dan 1 dB. Het stroomverbruik bedraagt maximaal 95 mA (V p = 4 V).

Foto 6. Ontwerp van de generator voor het bereik 415 - 500 MHz en 480 - 590 MHz.

Generator van het terrestrische digitale televisiebereik 480 – 590 MHz.

Opties. Het werkelijke afstembereik bij de aangegeven classificaties was 480 – 590 MHz. Voedingsspanning V p = 3,3 – 4,2 V. Uitgangsvermogen tot 15 mW (V p = 4 V). Uitgangsweerstand Rouw = 50 Ohm. Onderdrukking van hogere harmonischen meer dan 45 dB. De oneffenheid in het frequentiebereik bedraagt minder dan 1 dB. Het stroomverbruik bedraagt maximaal 95 mA (V p = 4 V).

Afb. 3 Generatorbereik 480 - 490 MHz.
Generatorbereik 415 -500 MHz. Lg = 47 nH. C3, C4 -5,6 pF.