Здравствуйте мои уважаемые читатели!
Надеюсь, что Вы меня не забыли и не потеряли, я жив-здоров, но обстоятельства иногда тормозят все попытки к творческой работе… Живу я в городе Белгороде и главный тормоз у всех жителей нашего города и соседних городов это РО. Если Вы регулярно смотрите новости, то обязательно поймете, что это такое…
Продолжаю работу и про генератор ВЧ-сигнала не забываю!
Корпус делаю, узлы разрабатываю и теперь расскажу о генераторе низкочастотного сигнала для амплитудной модуляции сигнала генератора ( изредка, но она бывает необходима! ).
Как известно, генератор состоит из двух узлов: усилителя и петли обратной связи, определяющей частоту генерируемого сигнала и его форму. Усилитель может быть однокаскадным или содержать два и более каскада усиления. Один каскад или два – это зависит от петли обратной. Петля обратной связи уменьшает амплитуду сигнала и задерживает сигнал по фазе.
И вот здесь надо вспомнить основное правило генерации: чтобы генератор загенерировал, необходимо выполнить баланс фаз и амплитуд. Баланс фаз выполняет петля обратной связи совместно с усилителем. Если петля обратной связи задерживает сигнал на 180 градусов, то усилитель должен быть инвертирующим, он должен инвертировать сигнал, что обычно и получается в усилителе с общим эмиттером или общим катодом. Если петля обратной связи задерживает сигнал на 0 или 360 градусов усилитель должен содержать уже два каскада! Делаем вывод: сумма задержки фазы в кольце должна всегда быть равна 0 или 360 градусов, такая петля обратной связи называется ПОС – Положительная Обратная Связь.
Рис. 1. Основное понятие баланса фаз.
Все цепи обратной связи вносят затухание или уменьшение амплитуды сигнала, что требует его усиления, что и делает усилитель, потому он и усилитель!!! А вот какое усиление должно быть у усилителя зависит от свойств цепи обратной связи…
Но общий коэффициент усиления замкнутого кольца должен быть равен ЕДИНИЦЕ с небольшим плюсом. Этот «плюс» очень сильно влияет на форму сигнала в случае генератора синусоидальных колебаний. За соблюдением этого правила отвечает ещё одна обратная связь – ООС - Отрицательная Обратная Связь. И во многих случаях она должна быть амплитудно-зависимая, должна уменьшать амплитуду генерируемого сигнала при достижении определённого уровня. Если ООС не будет, то сигнал получится не синусоидальный, а приближающийся к прямоугольному.
На высоких частотах цепочка обратной связи обычно выполняется контурами, а на низких частотах с помощью RC-цепей.
Рассмотрим основные из них. Они просты и для них математика давно описана и в литературе, и в интернете.
Рис. 2. Мост Вина – Робинсона, одна из самых применяемых цепей обратной связи в низкочастотных генераторах.
Очень простая цепочка, но решить проблему не так просто!!! Цепочка задерживает фазу на «ноль» градусов и вносит очень маленькое затухание – всего ТРИ! Следовательно, в генераторе требуется два каскада, но как сделать усиление сигнала в три раза? Непростая задача! Даже самые «плохие» транзисторы из далёких 50-х годов давали значительно большее усиление. Во втором каскаде требовалось брать сигнал обратной связи с части нагрузки или применять сложную ООС. Работает генератор на этой цепочке прекрасно!!! Об одной из схем такого простого генератора будет рассказано ниже.
Рис. 3. Цепочка «двойной Т-мост».
Схема сложнее, но применяется так же часто. Основной недостаток по сравнению с мостом Вина – трудно перестраивать по частоте, позволяет перестройку частоты в небольших пределах. Цепочка требует усиление 11 раз, обеспечивая задержку фазы 180 градусов, следовательно, достаточно одного каскада.
Рис. 4. Трёхзвенная RC-цепь – простая и надёжная.
Для этой цепочки обратной связи требуется усиление каскада 29, задержка фазы 180 градусов, что обеспечивает один каскад, но требуется тщательный подбор режима каскада.
Все каскады генераторов требуют подбора режима.
И небольшое добавление: во всех формулах номинал резисторов берём в Омах, а конденсаторов в Фарадах. Надеюсь, что для моих читателей не составит трудности перевести номиналы деталей в основные единицы.
И недавно был опубликован материал очень интересного автора
Советую внимательно прочитать этот материал! Автор очень подробно описывает недостаток схемы и методику решения. Недостаток схемы не в том, что она не работает, а в «капризности» к питающему напряжению, но автор решил её очень оригинально.
Вот и начнем рассмотрение генераторов, с предложенными цепочками, в обратной последовательности.
Рис. 5. RC-генератор на одном транзисторе из материала автора.
Обратите внимание на питающее напряжение – 3 - 5 В. Возможно, это переносной прибор с автономным питанием и ставить отдельный стабилизатор автор не захотел. Из-за резистора R1 при изменении напряжения питания «плывет» рабочая точка, что вызывает искажение синусоиды. Вот какие сомнения и выводы приводит автор
Коротко и ясно!!! На устойчивость небольшое изменение режима и одновременно с этим снимается проблема с выбором транзистора!
Генератор не перестраиваемый, следовательно, проблему решит простой фильтр. Легче сделать дополнительный каскад, чем тратить силы и время на настройку, а для начинающих достаточно просто повторить схему и подобрать один резистор ( помечен звездочкой ).
Рис. 6. Доработанная схема генератора.
Жаль автор не указал, как подбирать резистор R2, но надеюсь, что очень просто – выставить напряжение на коллекторе, равное половине напряжения питания.
Читаю комментарии, и есть интересное предложение по этой схеме от ПЕТРА, РАДИОЛЮБИТЕЛЯ. Он часто в своих комментариях даёт подсказки, и самое главное – если схема приведена – Петр её испытал!
Рис. 7. Фрагмент схемы, предлагаемый Петром.
Вопрос стабильности режима, решен введением ООС как по постоянному току, так и по переменному. Просто резистор R1 отключен от питающего напряжения и подключен к коллектору транзистора, а величина R2 значительно уменьшена. При этом диапазон питающего напряжения увеличен – 3 … 12В.
Всегда, выбор схемного решения остаётся за автором! Мне материал очень понравился!!! Автору спасибо!!! И Петру спасибо!!!
Рассмотрим второй генератор с двойным Т-мостом
Рис. 8. Более сложный генератор, но не настолько сложный, чтобы его не повторить.
В этой схеме применяются два транзистора, но второй работает как эмиттерный повторитель. Данное усовершенствование вызвано очень интересным требованием – частотно-задающая цепь должна быть подключена к усилителю с низким выходным сопротивлением и высоким входным. Эмиттерный повторитель обеспечивает низкое выходное сопротивление, а резистор R5 выполняет две функции – увеличивает входное сопротивление усилительного каскада и создаёт ООС, регулируя усиление каскада и стабилизацию рабочей точки транзистора.
Приведу одну схему, она же загадка для меня и моих читателей
Рис. 9. Генератор-загадка…
Кто из моих читателей сможет сказать, для чего в схеме установлены резистор R5 плюс конденсатор С5 и что они там делают??? Я, например, не знаю!!! А Вы?
Схема взята с радиолюбительского сайта ( знаменитого ), а туда она попала с не менее знаменитого сайта где схем совсем нет…
Переходим к третьему генератору с мостом Вина
Рис. 10. Генератор с мостом Вина на двух транзисторах.
Выполнена схема очень просто. Два транзистора обеспечивают поворот фазы на 360 градусов, что и требуется для моста Вина. А чтобы уменьшить коэффициент усиления установлен резистор R3 и введена ООС через резистор R5, и на базе транзистора VT1 «встречаются» ослабленный сигнал с моста Вина и противофазный ему сигнал с эмиттера транзистора VT2, обеспечивая общий коэффициент усиления равный 3 ( трём ). И одновременно с этим, обеспечивается подача смещения на базу VT1, что обеспечивает стабилизацию рабочей точки по постоянному току.
Основное преимущество генераторов с мостом Вина – это возможность изменения частоты. Требуется или сдвоенный потенциометр R1-R2, или двухсекционный конденсатор С1-С2.
И вот ещё фрагмент схемы с большого и знаменитого сайта, но с досадной ошибкой
Рис. 11. Фрагмент очень интересной схемы, но с ошибкой!
Кто из моих читателей встречал операционный усилитель К148УД8? Возможно, они и применялись в спецтехнике, но о такой микросхеме в интернете данных нет.
Схема задумана хорошо, именно, в вопросе стабилизации усиления и амплитуды сигнала, думаю испытать!
И ещё одна схема для испытания, возможно, она и будет в составе генератора ВЧ-сигнала
Рис. 12. Генератор с двойным Т-мостом.
В этой схеме меня привлек именно двойной Т-мост, уж очень «сильно неправильно» выбраны номиналы резисторов и конденсаторов и плюс к этому резистором R2 регулируется частота. Вот меня и заинтересовало, в каких пределах она регулируется!
Режимы стабилизации по постоянному току каскада продуманы, возможно, придётся повозиться со стабилизацией амплитуды сигнала, но макетка всё покажет…
Надеюсь, материал читателям понравился! Пишите комментарии, какие схемы Вас заинтересовали, которые я не привел здесь, возможно Ваш вариант будет лучше. В следующем материале будут результаты испытаний, понравившихся схем.
Желаю всем моим читателям и гостям канала крепкого здоровья и успехов во всех делах и начинаниях!!!
Особое пожелание – желаю всем чистого мирного неба и чтобы Вам не пришлось узнать, что такое РО!!!
