Одним из необходимых приборов в хозяйстве радиолюбителей является однотональный генератор низкой частоты. Его используют и в наладке усилителей низкой частоты, а также модуляторов и формирователей SSB. Можно его использовать и для прозвонки низкоомных цепей на слух, да мало ли еще для чего. Иногда нужен двухтональный генератор для наладки трактов SSB - его можно сделать из двух однотональных. Стандартная частота для однотонального генератора - 1 кГц. Для двухтонального стандартов нет, но частота второго сигнала должна быть по крайней мере в два раза выше первого, но лежать в полосе пропускания основного фильтра трансивера. Подойдет, например, 1 и 2 кГц. Но сначала нужно сделать хотя бы однотональный генератор.
Хочется, чтобы все было простенько. На память приходит замечательная книга "Юный радиолюбитель" выпуска 1986 года.
Это издание вышло общим тиражом более 600 000 экземпляров, и это 7-е издание книги!
В разделе "Твоя измерительная лаборатория" находим искомую схему.
Схема очень простая: усилительный каскад по схеме с общим эмиттером на транзисторе V1 охвачен положительной обратной связью (ПОС) из цепи коллектора в цепь базы. Какая ПОС??? Сигнал в коллекторной цепи сдвинут по фазе по сравнению с сигналом в цепи базы на 180 градусов, т.е. эти сигналы противофазны! А это не ПОС, а ООС - отрицательная обратная связь.
Все правильно, если соединить коллектор с базой через резистор, то будет ООС, а в схеме не резистор, цепочка RC звеньев. Мы знаем, что на перезарядку конденсатора конденсатора требуется какое-то время, а, значит сигнал после конденсатора будет запаздывать, т.е. его фаза сдвинется на сколько-то градусов.
А зачем резисторы R1, R2? Чтобы конденсаторы могли разряжаться. В результате, пройдя через фазосдвигающую RC-цепочку фаза сигнала на разных частотах сдвигается на разный угол и только на одной сдвиг будет равен точно 180 град, т.е. ООС превратиться в ПОС и возникнут незатухающие колебания. У нас в цепочке три конденсатора: С1, С2, С3 и каждый из них сдвигает фазу на 180/3 = 60 град.
Резонансная частота зависит как от емкости этих конденсаторов, так и от сопротивление R1, R2, R4 и R5 + входное сопротивление транзистора, которое зависит от тока базы. Поэтому точный расчет частоты затруднителен.
Спаял я быстренько эту схемку, взяв КТ315, подключил питание - на выходе "индейское жилище". Я и так, и сяк - никак. Подключил вместо R3 переменник на 500 кОм. Ну очень токая настройка... Каскад - ка триггер: чуть больше ток базы - на коллекторе 150 мВ, чуть меньше - 3,9 В.
Решил обратиться к LTspice.
И симулятор подтвердил, что настройка очень тонкая. Обратите внимание на значение сопротивления R5 - до единиц Ом. Чуть туда, чуть сюда - срыв генерации. Зато как здорово на модели виден сдвиг фаз! В засаде остался эмиттерный повторитель. Да, частота - 1290 Гц.
Несколько слов о значении нагрузочного резистора R6: его не нужно выбирать слишком большим. У меня вменяемый диапазон получился от 900 Ом до 3 кОм. А ведь в интернете видел значение этого резистора в 10 кОм и даже 47 кОм.
Задействовал эмиттерный повторитель и изменил цепь ПОС.
Теперь связь идет не из коллекторной цепи первого транзистора, а из эмиттерной второго. Это возможно, так как каскад с общим коллектором не меняет фазу сигнала. Как видите, пришлось уменьшить сопротивление R6, а нагрузку зашунтировать конденсатором С6. В результате на выходе получилось почти синусоидальное напряжение амплитудой 400 мВ.
Еще немного изменим схему.
Верхний вывод R5 подключен не к источнику питания, а к коллектору транзистора Q1, а резистор R4 отсоединен. В результате образовалась ООС по постоянному и немного по переменному току. Настройка стала проще. А меняя сопротивление резистора R7 (ООС по переменному и постоянному току) можно менять усиление каскада и уменьшить ограничение сигнала. В результате - на выходе чистая синусоида, амплитуда ее на эмиттере Q2 составляет около 1,2 В. Достаточно поставить еще один повторитель и сигнала хватит для большинства нужд.
Можно добавить еще одну фазосдвигающую цепочку.
В этом случае генератор заводится проще - каждой цепочке сдвигать фазу сигнала нужно на меньшую величину.
Хочу обратить внимание, что с помощью изменения сопротивления только одного резистора R1 или конденсатора С2 можно подстраивать частоту генератора.
Должны ли быть конденсаторы и резисторы фазосдвигающей цепочки точно подобраны? Модель показывает, что можно не заморачиваться.
Все номиналы элементов, как резисторов. так и конденсаторов, различные, но это не сильно влияет на работу генератора.
Вот такая оказалась теория, теперь за практику. Буду собирать по схеме на рис. 5. Резистор R5 составлю из подстроечника 100 кОм и постоянного 100 ком. В эмиттер Q2 поставлю подстроечник 100 Ом.
Еще раз всех с Днем рождения комсомола!
Всем здоровья и успехов!