Автогенераторы. АВТОГЕНЕРАТОРЫ полная лекция. Условия самовозбуждения автогенераторов
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Рис. 14. Схема генератора высокой частоты При включении по схеме рис. 15, а нужно количеством витков до отвода в катушке L1 добиться генерации на нижней частоте контура, т. к. возбуждение происходит на паразитной частоте нижней части катушки. На схеме рис. 15, г емкость С2 для КВ диапазонов — несколько сотен пикофарад. Кварц ZQ возбуждается также и на гармониках. Генератор работает при напряжении питания 7…24 В. Его недостатком является начальный выбег частоты, так как напряжение на контуре может составлять десятки вольт (в схеме рис. 15, в оно равно Uкб VT3). Сб должен иметь минимальную длину выводов. Генератор устойчиво работает на частотах от 10 кГц до 200 МГц и выше (определяется паразитной емкостью Скэ VT3).  Рис. 15. Возможные варианты подключения колебательного контура к генератору ВЧ 7.3. Перестраиваемый генератор синусоидального сигнала Если для какого-либо устройства необходим генератор с частотной полосой в пределах от 35 до 550 кГц, его удобно собрать на микросхеме К525ПС2. Этот генератор прост по схеме, позволяет легко перестраивать частоту, не содержит катушек, обеспечивает стабилизированное выходное напряжение около 7 В (амплитудное значение) при хорошей форме сигнала. К недостаткам можно отнести ограниченную частотную полосу. Микросхема К525ПС2 представляет собой функционально законченное устройство для выполнения операций над аналоговыми сигналами — умножения, деления, извлечения квадратного корня и возведения в квадрат. Выбор выполняемой операции определяют соответствующим включением микросхемы. Упрощенно структура этой микросхемы показана на рис. 16.  Рис. 16. Упрощенная структурная схема микросхемы К525ПС2  Рис. 17. Принципиальная схема перестраиваемого генератора В ее состав входит перемножитель сигналов А1 и операционный усилитель А2. Перемножитель имеет два сигнальных входа X и У и два входа Хсм и Усм — для подачи напряжения смещения. Входы смещения служат для точной балансировки перемножителя. Вместе с выходным сигналом перемножителя на инвертирующий вход операционного усилителя А2 поступает и сигнал с входа Z. По сопротивлению резисторы R1 и R2 одинаковы, что позволяет использовать ОУ в качестве инвертора соединением выхода микросхемы (на выводе 2) и входа Z. Вход Zсм предназначен для балансировки ОУ. В описываемом генераторе (рис. 17) микросхема работает усилителем, управляемым напряжением. На вход X через цепь R2C2 подан сигнал положительной обратной связи, а на вход Y — управляющий сигнал с цепи АРУ. Основные частото-задающие элементы — С3 и R3. Они включены в цепь отрицательной ОС операционного усилителя микросхемы. Перестройка частоты при неизменном выходном напряжении оказалась возможной благодаря автоматическому регулятору усиления (АРУ), в который входят транзистор VT1, стабилитрон VD1, диод VD2 и цепь R1C1. Работает регулятор следующим образом. Допустим, что по какой-либо причине переменное выходное напряжение генератора (на выводе 2 микросхемы) увеличилось. Отрицательные его полупериоды не пропустит диод VD2, а положительные пройдут через стабилитрон VD1, который уменьшит их амплитуду на напряжение стабилизации. Далее эти импульсы поступают на базу транзистора VT1 и будут открывать его. Напряжение на коллекторе транзистора, а значит, и на входе Y микросхемы соответственно уменьшится. В результате уменьшится напряжение и на выходе микросхемы. Конденсатор С1 служит для подавления импульсов в цепи АРУ и придания ей необходимой инерционности. Сопротивление резистора R3 не должно быть меньше 750 Ом, максимальное же может достигать 22…56 кОм в зависимости от емкости конденсатора С3 и эффективности АРУ, которая в свою очередь зависит от статического коэффициента передачи тока базы транзистора VT1 (чем он больше, тем лучше). В небольших пределах частоту генератора можно регулировать изменением сопротивления резистора R2; его минимальное значение — 3 кОм. Работу генератора удобно контролировать, измеряя постоянное напряжение на коллекторе транзистора VT1. Оно должно быть и пределах от 0,2 до 7 В. Это означает, что АРУ и весь генератор и целом работают в нормальном режиме. Если измеренное напряжение менее 0,2 В, то на вход YNC микросхемы DA1, отключив его oт общего провода, необходимо подать напряжение смещения в пределах 0…+ 10 В, которое можно снять с делителя из двух резисторов (на схеме он не показан). Конкретное значение напряжения смещения подбирают экспериментально. Потребность в смещении обычно возникает при понижении частоты генерации до 60 кГц и менее. Если же напряжение на коллекторе транзистора VT1 более 7 В, то напряжение смещения должно быть отрицательным. Типовые значения номиналов элементов и соответствующие пределы изменения генерируемой частоты указаны в таблице1 (напряжение смещения подводить к входу YNC микросхемы DA1). Транзистор VT1 — любой маломощный кремниевый, желательно высокочастотный. Диод VD2 — также любой кремниевый. Выбор конденсаторов зависит от требований, предъявляемых к стабильности частоты.  7.4. Комбинированный генератор Этот генератор позволяет проверить работоспособность радиовещательных приемников как на высокой, так и на промежуточной и низкой частотах. Диапазон частот, перекрываемый генератором, составляет 0,15…2 МГц. Частота генератора звуковой частоты фиксированная — 2 кГц. Генератор собран на двух транзисторах (рис. 18, а), соединенных между собой так, что они образуют аналог тринистора, в котором анодом можно считать вывод эмиттера транзистора VT1, катодом — вывод эмиттера транзистора VT2, а управляющим электродом — соединенные вместе базовый и коллекторный выводы транзисторов VT1 и VT2 соответственно.  Рис. 18. Схема комбинированного генератора (а) В сочетании с другими деталями (резисторы R1—R3, конденсатор С1) аналог тринистора образует релаксационный генератор. Но в этой схеме аналог тринистора работает как аналог динистора. С помощью резисторов R2, R3 на управляющий электрод подается постоянное напряжение смещения, которое определяет напряжение переключения UПРК этого аналога динистора. После включения напряжения источника питания Е, которое выбирается из условия Е > UПРК, конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1. Напряжение на конденсаторе, а следовательно, и на аноде аналога растет по экспоненте до тех пор, пока несколько не превысит напряжение UПРК аналога, которое можно менять подбором сопротивления резистора R2. В этот момент аналог динистора переключается в открытое состояние, а конденсатор С1 разряжается (рис. 18, б) через аналог динистора и колебательный контур, который работает в режиме ударного возбуждения и в котором возбуждаются синусоидальные колебания с частотой, определяемой параметрами контура, и амплитудой, убывающей по экспоненциальному закону. Длительность этих импульсов определяется добротностью колебательного контура с учетом сопротивления подключенной нагрузки, т. е. с учетом входного сопротивления проверяемого устройства.  Рис. 18. Комбинированный генератор (б) Сопротивление резистора R1 выбирают таким, чтобы выполнялось условие: Е/R1 < Iуд, где Iуд — ток удержания динистора; Е — ЭДС источника питания. Поэтому после разряда конденсатора С1 аналог динистора вновь закроется и цикл переключений будет повторяться. По форме колебания на конденсаторе С1 несколько напоминают зубья пилы, частота следования импульсов лежит в диапазоне 1,5…2 кГц (частота повторения). Регулировка частоты повторения осуществляется либо изменением емкости конденсатора С1, либо изменением напряжения UПРК, т. е. подбором сопротивления резистора R2. Для повышения стабильности частоты повторения импульсов необходимо, чтобы Е > UПРК. С эмиттера транзистора VT1 (с конденсатора С1) пилообразное напряжение через интегрирующую цепь R4R5C2 подается на гнездо XS1. Интегрирующая цепь сглаживает зубья, и колебания по форме приближаются к синусоидальным. В положении «1» переключателя SA2 в колебательном контуре L3C3 в момент разряда конденсатора С1 возбуждаются затухающие синусоидальные колебания с частотой 0,15…0,5 МГц (диапазон ДВ) и подаются на гнездо XS2 через резистор R6. Резистор R6 и вывод выходного напряжения с части катушки индуктивности L3 уменьшают шунтирование колебательного контура L3C3 входным сопротивлением подключаемого к генератору устройства. Когда переключатель SA2 находится в положении «2», к аналогу подключен колебательный контур L4C3. Перестройка конденсатора С3 обеспечивает перекрытие диапазона частот 0,5…1,6 МГц (диапазон СВ). Транзистор VT1 может быть заменен транзистором КТ361 с любым буквенным индексом или КТ3107А-КТ3107Л; VT2 — КТ315А — КТ315И, KT312A-KT312B, КТ342А-КТ342Л. Вместо аналога можно использовать тиристор марки КУ101 с любым буквенным индексом, а получить нужную частоту следования импульсов можно путем подбора напряжения смещения на управляющем электроде с помощью делителя напряжения R2R3. Конденсатор переменной емкости — КПТМ, КП180 или другой с указанными на схеме (или большими) пределами изменения емкости. Остальные конденсаторы — KЛC, КМ. Резисторы МЛТ-0,125 или ВС-0,125. Катушки индуктивности намотаны на каркасах от контуров ПЧ приемника «Альпинист» (диаметр каркаса 6,5 мм, высота 21 мм, подстроечник диаметром 2,8 мм и длиной 12 мм из феррита 600НН). Катушки L1, L3 наматывают на одном таком каркасе; L2, L4 — на другом. Катушка L1 содержит 15 витков провода ПЭВ-2 0,12, L2 — 5 витков такого же провода, L3 — 550 витков провода ПЭВ-2 0,08 с отводом от 35-го витка (считая от нижнего по схеме вывода), L4 — 180 витков ПЭВ-2 0,12 с отводом от 10-го витка. Переключатель SA2 типа МТЗ, выключатель питания SA1 типа МТ1. Источник питания — батарея «Крона», разъем ХТ1 — колодка от использованной «Кроны». Гнезда любой конструкции, но возможно меньших габаритов. Большинство деталей генератора смонтированы на плате (рис. 18, в) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. На этой же плате укреплены выключатель питания и переключатель диапазонов. Плата с деталями прикреплена к крышке корпуса гайками, навинченными снаружи на выключатель и переключатель. Гнезда укреплены на боковой стенке крышки. Батарею питания размещают внутри корпуса, внешний вид которого показан на рис. 18, г.  Рис. 18. Комбинированный генератор (в)  Рис. 18. Комбинированный генератор (г) Проверить работу генератора можно с помощью осциллографа. Между гнездом XS1 и корпусом (гнездо XS4) наблюдают колебания напряжения синусоидальной формы. Амплитуда их составляет примерно 0,2 В, частота около 2 кГц. При подключении осциллографа к гнезду XS2 на экране появляются короткие синусоидальные затухающие импульсы частотой следования около 2 кГц. Подобрав длительность развертки осциллографа так, чтобы наблюдались небольшие пачки импульсов (или одиночный импульс), рассматривают форму этих импульсов. Устанавливают ротор конденсатора переменной емкости в положение, соответствующее наибольшей емкости, и подбирают с помощью ферритового сердечника катушек L1, L3 наименьшую частоту диапазона — 0,15 МГц. Для этого можно воспользоваться промышленным генератором (если он имеется) и сравнить период высокочастотных колебаний образцового генератора с периодом синусоидальных колебаний импульсов. Перестройкой ферритового сердечника добиваются равенства этих периодов. Если промышленного генератора нет, длительность периода (частоту колебаний) можно определить приближенно, зная длительность развертки. Аналогично калибруют генератор и на втором диапазоне, когда переключатель SA2 находится в положении «2», а осциллограф подключен к гнезду XS3. При отсутствии осциллографа можно использовать радиовещательный приемник, подавая на его вход сигнал с гнезда XS2 или XS3 и прослушивая в динамической головке звуковой сигнал при точной настройке приемника на частоту сигнала генератора. Частоту генератора в этом случае определяют по шкале приемника. Чтобы приемник не перегружался, сигнал от генератора нужно подать через конденсатор емкостью от 2 пФ и выше — емкость подбирают экспериментально. 7.5. Щуп-генератор на диоде с лямбда-характеристикой При проверке работоспособности приемника или отыскании неисправности в нем совсем необязательно пользоваться сложной измерительной аппаратурой. Во многих случаях ее заменит простой щуп-генератор, содержащий несколько радиодеталей, в том числе два полевых транзистора (рис. 19, а). Полевые транзисторы образуют диод с лямбда-характеристикой, который имеет на вольт-амперной характеристике участок с положительным сопротивлением, как у обычного диода, и участок с отрицательным сопротивлением, как у туннельного диода.  Рис. 19. Схема щуп-генератора на диоде с лямбда-характеристикой (а) Хотя на схеме показаны соединенными стоки транзисторов, аналогичные результаты получаются и при соединении истоков. Щуп-генератор вырабатывает электрические колебания синусоидальной формы частотой 2, 465 или 500 кГц, причем высокочастотные колебания промодулированы по амплитуде сигналом звуковой частоты 2 кГц. Таким образом, этим генератором можно проверять усилители звуковой и промежуточной частоты. Конструктивно он выполнен в виде одного основного узла — собственно генератора — и трех приставок — переходников со щупами на конце. При использовании того или иного переходника на выходе щупа-генератора получается соответствующий сигнал. Резонансная частота контура L1C1 около 2 кГц, а контуров L2C2 и L2C2C3 — 500 кГц и 465 кГц соответственно. Питается генератор от источника GB1 с э.д.с. 2, 5 В. Напряжение подается на генератор при подключении к розетке XS1 одного из переходников. Соединения между штырьками вилки переходника задают тот или иной режим работы генератора. На рис. 19, б изображены схемы переходников. При подсоединении переходника «2 кГц» подключен только контур L1C1, переходников «500 кГц» или «456 кГц» — оба контура соответственно L1C1, L2C2 или L1C1, L2C2C3.  Рис. 19. Схема щуп-генератора на диоде с лямбда-характеристикой (б) Вместо полевого транзистора КП303Г можно применить КП303В или КПЗОЗД, а вместо КП103А — КП103В. Оба транзистора в щупе желательно подбирать с одинаковыми или возможно близкими начальными током стока и напряжением отсечки. Если таких транзисторов нет, можно собрать схему аналога диода (рис. 20) на транзисторах КП103Л или КП103К. Они отличаются друг от друга напряжением отсечки.  Рис. 20. Схема аналога диода с лямбда-характеристикой Для транзистора КП103К напряжение отсечки равно 4 В, а для КП103Л — 6 В. У транзистора КП303Д напряжение отсечки менее 8 В. Рабочая точка выбирается на середине падающего участка вольт-амперной характеристики аналога диода (рис. 21).  Рис. 21. Вольт-амперная характеристика аналога диода с лямбда-характеристикой Для изменения (уменьшения) наклона отрицательного участка характеристики аналога диода можно включить между истоками транзисторов резистор (рис. 19, а). Конденсаторы в щупе-генераторе могут быть КЛС, КМ, КТ, К10-7В и другие малогабаритные, причем конденсаторы С2, С3 следует брать с возможно малым температурным коэффициентом емкости (группы П33, М33, Н30, МПО). Резисторы — типа MJIT-0,125. Катушка L1 намотана на кольце типоразмера К16х8х6 из феррита 600НН — 300 витков провода ПЭВ-2 0,08. Катушка L2 выполнена на стержне диаметром 2,8 мм и длиной 12 мм из феррита 150ВЧ (подстроечник контура KB-диапазона радиовещательного приемника) — она содержит 100 витков провода ПЭВ-2 0,12, размещенных в два слоя (намотка — виток к витку) на длине 9 мм. Источник питания — два последовательно соединенных элемента РЦ53 либо аккумуляторы Д-0,06, Д-0,1. При использовании аккумуляторов их можно периодически подзаряжать через гнезда 5 и 6 розетки XS1 без разборки конструкции. Розетка XS1 — типа СГ-5 с пятью гнездами-контактами. Контактом 6 служит ее корпус. В переходниках использованы вилки СШ-5, в которых контактом 6 также служит корпус. Конструкция щупа-генератора показана на рис. 19, в. Большая часть деталей генератора смонтирована на небольшой плате из фольгированного материала. Одни детали размещены сверху, другие — снизу. На одном из концов платы сделан выступ, на который надевают катушку L1, на выступе укреплен пружинящий контакт — он касается вывода источника питания (на схеме контакты не показаны). Другой контакт выполнен в виде металлического диска, соединенного изолированным проводником с соответствующими деталями платы.  |