Тот, кто работал с электро-радиотехникой или изучал эти предметы, знает, что вся эта деятельность связана с электрическими и магнитными колебаниями. Это касается и производства электричества, и его использования в очень разных сферах нашей жизни. Если дальше развивать эту тему, можно написать большой трактат. Но я собрался рассказать об электронных устройствах, поэтому вернусь к более конкретным делам - к искусственно созданным колебаниям и устройствам, которые их создают, к генераторам.
Генератор электрических импульсов - это некоторое количество электронных компонентов, которые собраны по определённой схеме, и на их выходе имеются повторяющиеся импульсы нужной периодичности (частоты) и нужной формы, или комбинация этих импульсов для дальнейшего их использования в различных устройствах. Форма импульсов может быть очень простой синусоида, прямоугольник, пила... Может быть ступенчатой или состоять из импульсов (коротких всплесков) и наоборот - прерываться на короткие мгновения (инверсная от импульсной). Нужная форма создаётся суммированием или вычитанием разных сигналов друг от друга. Например телевизионный сигнал. Он содержит в себе столько информации, что позволяет видеть на экране движущуюся картинку приемлемого качества, а в случае с цветным изображением, ещё и цвет. Вот так они выглядят в теории и на практике на экране осциллографа. Начинаю сразу со сложного, чтобы потом не пугаться обычных картинок. Можно сначала их пропустить, а потом вернуться, понять и простить... Итак, вот вид сложного комбинированного сигнала, который позволяет нам видеть чёрно-белое изображение на экране телевизора, вернее последовательность нескольких строк из только одного кадра из сменяющих друг друга изображений.
Испугались? Зато теперь будет легче понять, как это всё происходит.
Самый простейший генератор, который мне приходит в голову это ветка над ручьём, вода в котором поднялась после дождя и достала до этой ветки. Она отклоняется по течению и приподнимается... Прыгает назад, и снова двигается по течению. И так далее, пока уровень воды не спадёт. Вот и генератор. Ветка совершает повторяющееся движение, уровень воды - включает и выключает.
Но в электронике всё по другому. Многие сталкивались с таким явлением, как свист в динамиках усилителя с подключённым к нему микрофоном. Это включается обратная связь входа и выхода усилителя через воздушную среду. А если соединить эти вход и выход не по воздуху, а цепочкой радиодеталей из сопротивлений и конденсаторов, или конденсаторов и индуктивностей (катушек из провода), или всего этого соединённого по определённой схеме.., то получится электронный генератор. То есть мы создали условия обратной связи между входом и выходом усилителя и он возбудился и выдал нам сигнал... Это уже генератор! Для непрерывной работы генератора должны соблюдаться некоторые условия - на вход усилителя сигнал с выхода должен поступать сдвинутым по фазе на 360°, проще говоря, с задержкой и нужной амплитудой (громкостью). Во всех генераторах всегда присутствует конденсатор, а в паре с ним работает или сопротивление(я), или индуктивность. Генераторы так и называются - RC и LC, где С - конденсатор, R - сопротивление, L - индуктивность (катушка). Конденсатор обеспечивает сдвиг по фазе, а R и L - обратную связь. Один усилительный каскад на транзисторе или лампе даёт сдвиг фазы на 180°, а дополнительный сдвиг ещё на 180° осуществляется RC цепью из нескольких сопротивлений и конденсаторов.
Теоретически одним RC звеном можно сдвинуть фазу на 90°, но на практике этот сдвиг меньше, поэтому приходится делать три, а иногда и четыре звена. Ниже в галерее представлены различные виды схем RC и LC генераторров.
Также RC и LC генераторы могут быть с кварцевым стабилизатором частоты, ка средне, так и высокочастотными. Обычно в них вместо одного из конденсаторов в частотозадающей цепи ставится кварцевый резонатор и генератор работает на одной из его гармоник. Это очень удобно и точность частоты очень стабильная. Вот несколько схем для примера
Здесь приведены только несколько примеров схем RC и LC генераторов. Вообще-то их очень много и, если описывать все, получится очень объёмный материал, поэтому я этим заниматься не буду, просто поверьте на слово или найдите в сети. Могу посоветовать статьи https://studopedia.ru/13_129423_LC-generatori.html и https://yandex.ru/turbo/s/meanders.ru/cep-generatora-rc.shtml
Но остановлюсь ещё на одном виде генераторов - это схемы на цифровых логических схемах. Принцип их работы тот же, что описан выше, но вместо аналоговых усилителей, в них используются цифровые элементы логики И-НЕ, ИЛИ-НЕ или другие виды микросхем. Более подробно об этих элементах я постараюсь рассказать в отдельной статье, пока разъясню минимум, который понадобится для данной. Если в аналоговых схемах усилителей уровень входных и выходных сигналов бывает разный, то в цифровых он может быть только двух уровней: низким - "0" и высоким -"1".
Уровень на выходе становится иным от начального (при включённом питании) в зависимости от комбинации уровней на входе (а входов может быть от 1 до 11). Входы (если их больше одного) могут объединяться в группы (если их больше, чем нужно в конкретной микросхеме) или все в одну группу, при этом объединённые группы работают как один из входов. В одной микросхеме может быть от одного до нескольких элементов логики разной комбинации. Пока нас они интересуют просто, как один каскад усилителя и смещения фазы на каждом элементе.
Если соединить оба входа (или больше), получится один элемент И-НЕ или ИЛИ-НЕ. Они соединяются по схемам с RC или LC обратной связью и становятся генераторами разного вида. От того какие микросхемы использованы ( И-НЕ или ИЛИ-НЕ), будет зависеть какая полярность импульсов будет на выходе. Немного схем на этих элементах привожу в качестве примера
Уже в то старое время было очень много различных по назначению микросхем. А сколько их существует сейчас... уже и не сосчитать. Но тогда и те простые микросхемы казались чудом.
Моё знакомство с миром цифровой логики началось именно с таких схем в 1974 году. Учась в институте, я подрабатывал лаборантом на кафедре электроники и там познакомился с аспирантом, которому помогал в работе над его диссертацией. Он уже работал с такими микросхемами и я собирал для него схемы для испытаний режимов их работы. Когда я впервые спаял на них генератор и увидел на осциллографе неправдоподобно прямые прямоугольные импульсы, это был шок. До такой степени простые схемы дали такой результат, что делать что-то подобное на обычных транзисторах не было уже никакого желания. Но об этой стороне радиолюбительства нужно рассказывать в отдельной статье, что я и собираюсь сделать в ближайшее время.
Подписывайтесь, комментируйте и оценивайте. Делитесь в соцсетях и ждите новых публикаций.
Спасибо за терпение.
С. Андрианов.
