Генераторы на транзисторах: схема генератора на транзисторе DIY

ГЕНЕРАТОРЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

ПРОСТЕЙШИЕ RC-ГЕНЕРАТОРЫ

Применение генераторов с колебательными контурами для генерирования колебаний низких частот (ниже 10 кГц) затруднено из-за значительно увеличивающихся номиналов катушек индуктивности и конденсаторов, что влечет за собой увеличение размеров и стоимости генератора.

Поэтому в настоящее время для генерирования низких и инфранизких частот широко используются RC-генераторы, в которых вместо колебательного контура используются RC-фильтры.

RC-генераторы, работая в сравнительно широком диапазоне частот от долей герца до нескольких мегагерц, обеспечивают достаточную стабильность колебаний и имеют малые габариты и массу.

Применение полевых транзисторов в схемах RC-генераторов выгодно отличает их от биполярных транзисторов возможностью использования в цепи положительной обратной связи высокоомных резисторов, что в свою очередь позволяет использовать конденсаторы с меньшими номиналами, обладающие большей стабильностью.

Простейшие RC-генераторы на ПТ изображены на рис. 1. Как известно, условия возбуждения генератора требуют, чтобы цепь обратной связи изменяла на 180° (для однокаскадного генератора) фазу сигнала, поступающего со стоковой нагрузки в цепь затвора.

В схеме генератора, приведенной на рис. 1, а, это достигается выполнением цепи обратной связи из нескольких последовательно включенных простых RC-звеньев. Кроме того, ослабление сигнала при прохождении цепи обратной связи должно компенсироваться усилением каскада.

Для цепей с одинаковыми по значению элементами R и С условие баланса фаз на генерируемой частоте f₀ выполняется при следующих соотношениях [2]:

для трёхзвенных f₀=0,065/RC;

для четырёхзвенных f₀=0,133/RC

Рис. 1. Схемы простейших RC-генераторов.

а — с фазирующей RC-цепочкой; б — с истоковым повторителем; в — с Т-образным RC-мостом.

Для трёхзвенной RC-цепи обратной связи требуемый коэффициент усиления каскада должен быть больше 29 [2, 3], а в четырёхзвенной RC-цепи не менее 18,4.

Для повышения устойчивости работы генератора (из-за шунтирующего действия цепью обратной связи резистора нагрузки Rc) часто вводят дополнительный каскад — истоковый повторитель (рис. 1, б), имеющий высокое входное сопротивление.

Схема генератора с двойным Т-образным RC-фильтром (рис. 1, в), элементы которого выбраны следующим образом: С1=С2=С; С3=С/0,207; R1=R2=R; R3=0,207R — функционирует при условии, если коэффициент усиления каскада не менее 11. При этом частота колебаний

f₀=1/2RСπ.

Рассмотренные простейшие RC-генераторы на ПТ не нашли широкого применения из-за присущих им недостатков.

Первый недостаток — это необходимость получения большого коэффициента усиления каскада, который у генератора с трёхзвенной цепью обратной связи должен быть не менее 29, Практическая реализация такого коэффициента усиления затруднительна из-за малого значения крутизны ПТ. Если учесть, что для улучшения формы генерируемых колебаний вводится отрицательная обратная связь, то коэффициент усиления каскада должен быть еще больше.

Второй недостаток — невозможность перестройки в широком диапазоне частот генераторов, выполненных по схеме с RC-цепочка-ми и Т-образным мостом в цепи обратной связи.

ГЕНЕРАТОРЫ, ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

Наиболее широкое применение среди RC-генераторов нашла схема с фазовым RC-мостом (генератор на мосте Вина), принципиальная схема которого изображена на рис. 2. К достоинствам подобной схемы следует отнести малое затухание и нулевой сдвиг фаз в цепи обратной связи на частоте генерации.

Таким образом, при включении фазового RC-моста для выполнения условия баланса фаз необходимо, чтобы усилитель генератора обеспечивал сдвиг фаз 360°.

Частота генерации при равенстве R1=R2=R и С1=С2=С определяется выражением

f₀=1/2RCπ     (1)

На этой частоте затухание фазового RС-моста минимально и равно 3. (Затухание β — величина ослабления, которое вносит фазовый RC-мост в проходящий сигнал в зависимости от расстройки Δf — определяется по выражению β=(9+(2Δf)²/f₀)^1/2 ) Отсюда следует, что минимальный коэффициент усиления, при котором удовлетворяется условие баланса амплитуд, должно быть не менее 3. Благодаря малому значению требуемого усиления появляется возможность введения глубокой отрицательной обратной связи, что ведет к уменьшению уровня нелинейных искажений при работе в широком диапазоне частот.

В схеме рис. 2, а отрицательная обратная связь осуществляется за счет резистора в цепи истока транзистора T1 и введения цепочки R5C3. В качестве резистора R5 использовался малоинерционный термистор ТВД-4, резисторы R1, R2 — типа ПТМН, а конденсаторы С1 и С2 — типа КСО-Г. При указанных на схеме номиналах частота генерации f₀=1500 Гц. При изменении температуры в диапазоне от 10 до 50° С была получена относительная нестабильность частоты

Δf/f=0,05% на 10° С.

Фазовый RC-мост имеет в своем составе всего по два одноименных элемента; следовательно, его можно перестраивать в широком диапазоне частот, изменяя значение только двух элементов R1, R2 или С1, С2), что делает перестройку генераторов с такими мостами конструктивно удобной.

На рис. 2, б приведена схема перестраиваемого генератора низкой частоты с фазовым RC-мостом. Частота генерируемых колебаний плавно перестраивается с помощью сдвоенного потенциометра R2, R3. Усилитель генератора двухкаскадный с непосредственной связью. Для стабилизации амплитуды колебаний генератора и его режима работы введена глубокая отрицательная обратная связь как по постоянному, так и переменному току (цепочка R8, R6, R5) Для перекрытия всего звукового диапазона следует ввести переключатель, который одновременно изменял бы емкости конденсаторов RC и С2 в обоих плечах моста.

Рис. 2. Принципиальные схемы генераторов с фазовым RС-мостом.

а — с двухкаскадным усилителем и ёмкостной связью; б — с двухкаскадным усилителем и непосредственной связью.

Рис. 3. Генератор, перестраиваемый в широком диапазоне

а — принципиальная схема; б — структурная схема.

Более сложная схема RС-генератора с использованием полевых транзисторов, позволяющая перестраивать частоту в декадном диапазоне, изображена на рис. 3. Для параметров, указанных на схеме, частота генератора лежит в диапазоне 500 кГц — 5 мГц; однако, изменив ёмкости конденсаторов, можно получить частоты в других диапазонах [4].

Два фазовращателя, фазоинвертор, усилитель и аттенюатор соединяются таким образом, что образуют петлю обратной связи. Схема будет генерировать колебания с частотой, при которой полный фазовый сдвиг составляет 360°. На этой частоте каждый из двух идентичных фазовращателей обеспечивает фазовый сдвиг на 90°.

Управляемый напряжением фазовращатель состоит из конденсатора C1 и транзистора Т2.

Транзисторы Т3, Т4 и конденсатор С3 образуют второй фазовращатель, который работает аналогично первому. Благодаря высокому сопротивлению фазовращателей отпадает необходимость в буферных каскадах. Затворы транзисторов Т2 и Т4 заземлены по переменному току и, следовательно, могут быть соединены. Транзистор Т5 предназначен для усиления сигнала.

Транзистор Т7 и резистор R6 образуют управляемый напряжением аттенюатор, при этом транзистор Т7 используется в качестве управляемого резистора.

Амплитудный детектор состоит из усилителя на транзисторе Т6, диодного детектора Д1 и фильтра R5C5. Когда амплитуда входного сигнала увеличивается, напряжение на затворе транзистора Т7 становится более отрицательным, при этом возрастает динамическое сопротивление транзистора и уменьшается коэффициент усиления в петле обратной связи.

СТАБИЛИЗАЦИЯ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ

Свойство полевого транзистора изменять сопротивление канала в зависимости от приложенного к затвору управляющего напряжения нашло достаточно широкое применение в генераторах для автоматической стабилизации уровня выходного сигнала.

На рис. 4, а приведена схема RC-генератора синусоидальных колебаний с регулируемой отрицательной обратной связью [5]. Двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах Т1 и Т3 охвачен положительной обратной связью через элементы R1-R4, С1, С3. Отрицательная обратная связь осуществляется через делитель, состоящий из резистора R6 и управляемого сопротивления канала полевого транзистора Т2 Установление стационарной амплитуды происходит за счет воздействия UВых (через детектор Д1 и его элементов R7, С5) на глубину отрицательной обратной связи и на режим питания транзистора Т1. Инерционность АРУ определяется в основном ёмкостью конденсатора С5 и сопротивлением резистора R7 [5]. Такая автоматически регулируемая отрицательная обратная связь позволяет повысить стабильность характеристик генератора по сравнению с обычной схемой при изменении напряжений питания и температуры окружающей среды. При изменении питания от 18 до 10 В амплитуда выходного сигнала снижалась на 8%.

Рис. 4. Генераторы со стабилизацией амплитуды генерируемых колебаний.

а — RС-генератор с регулируемой ООС; б — LC-генератор с аттенюатором на ПТ.

Несколько иначе осуществляется автоматическая стабилизация уровня выходного сигнала генератора, принципиальная схема которого изображена на рис. 4, б [6]. Напряжение сток — исток полевого транзистора Т1 регулируется переменным резистором R3, установленным в цепи затвора второго транзистора Т2. Часть выходного напряжения через трансформатор L1, L2 поступает на выпрямитель Д1 и фильтр R3C7. В зависимости от положения потенциометра R3 изменяется рабочая точка полевого транзистора, изменяется сопротивление его канала и соответственно амплитуда сигнала на выходе генератора. Потенциометром R3 устанавливают необходимую амплитуду выходного напряжения, которая в дальнейшем автоматически поддерживается на заданном уровне.

Как видно из приведённых выше примеров, использование полевых транзисторов в схемах автоматической стабилизации выходного напряжения генераторов позволяет значительно упростить подобные схемы и уменьшить необходимую мощность управления регулируемого элемента.

ЧМ ГЕНЕРАТОРЫ

В автоматике и телемеханике, измерительной технике возникает необходимость в широкополосной частотной модуляции при низкой несущей частоте. Так, например, в радиотелеметрии с частотным разделением каналов каждому- каналу отводится своя поднесущая частота. Генераторы поднесущих частот — это низкочастотные генераторы, частоты которых промодулированы сигналами от датчиков. Применение LC-генераторов в таких системах нежелательно из-за громоздкости выполнения в низкочастотном диапазоне. Поэтому в качестве задающего частотно-модулированного генератора поднесущей частоты используется RС-генератор.

Частота RС-генератора, как уже говорилось выше, определяется параметрами фазирующей RС-цепочки, изменяя которые определенным образом, осуществляют частотную модуляцию колебаний генератора. Для получения линейной модуляционной характеристики необходимо, чтобы одновременно по линейному закону изменялись отношения 1/R или 1/С фазирующей цепочки.

Рис. 5. ЧМ генератор на ПТ, а — принципиальная схема; б — модуляционная характеристика.

В качестве перестраиваемых напряжением ёмкостей применяются полупроводниковые диоды и транзисторы, используя зависимость ёмкости p-n перехода от обратного напряжения. Существенным недостатком подобного способа является большая нелинейность модуляционной характеристики ЧМ генератора из-за нелинейного изменения ёмкости от приложенного напряжения.

Полупроводниковые диоды и биполярные транзисторы можно использовать и в качестве переменных сопротивлений. Однако такому способу получения ЧМ свойственны следующие недостатки [11]: нелинейность модуляционной характеристики при больших девиациях частоты; большая амплитудная модуляция; плохая развязка источника модулирующего сигнала и автогенератора; значительная мощность, потребляемая управляющей цепью.

Перечисленных недостатков лишен способ осуществления ЧМ с помощью полевых транзисторов. Применение ПТ в качестве переменных сопротивлений в фазирующей цепи RС-генератора позволяет реализовать их важное достоинство — линейную зависимость проводимости канала от управляющего напряжения и высокое входное сопротивление частотного модулятора.

На рис. 5 изображена принципиальная схема ЧМ генератора с фазовым RС-мостом и его модуляционная характеристика для ПТ (Т{Г2) типа КП103Ж и КП103М, используемых в качестве переменных резисторов.

Резисторы R1 и R2 включены для уменьшения глубины девиации до необходимой; кроме того, используя резисторы с отрицательным ТКС, можно уменьшить влияние температурных изменений сопротивления канала ПТ на стабильность частоты генератора. С помощью источника смещения Eсм устанавливают необходимое значение сопротивления каналов ПТ при управляющем (модулирующем) сигнале UBX=0.

МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

Релаксационные генераторы низких частот имеют большую постоянную времени. В мультивибраторах, выполненных на биполярных транзисторах, для получения большой постоянной времени используются электролитические конденсаторы с большой ёмкостью, обладающие невысокой стабильностью. Высокое же входное сопротивление полевых транзисторов позволяет получать необходимую постоянную времени в релаксационных схемах без использования конденсаторов с большой ёмкостью. Поэтому в тех случаях, когда требуется реализовать постоянные времени примерно несколько секунд или минут, целесообразно использовать полевые транзисторы.

В схеме, изображенной на рис. 6, а, два полевых транзистора включены по схеме истоковых повторителей, а два биполярных транзистора являются переключателями. Принцип работы схемы аналогичен принципу работы обычного мультивибратора, причём комбинацию биполярного и полевого транзистора следует рассматривать как некоторый активный элемент. Таким образом, в схему вносится высокое входное сопротивление полевых транзисторов и одновременно обеспечивается большое полное усиление. Биполярные транзисторы не входят в состояние насыщения, так как напряжение их коллекторов питает стоки полевых транзисторов. В результате такого соединения мультивибратор устойчиво самовозбуждается; поскольку рабочие точки транзисторов смещены в линейную область, любое изменение входного тока вызывает изменение коллекторного напряжения. Эта схема хорошо работает и на высоких частотах.

Рис. 6. Схемы мультивибраторов на ПТ.

а — с ненасыщенными биполярными транзисторами; б — с насыщенными биполярными транзисторами.

Длительность пребывания мультивибратора в каждом из состояний определяется разрядом конденсатора С1 или С2 через резистор цепи затвора. Когда напряжение достигает значения, равного напряжению отсечки полевого транзистора, изменение тока истока заставляет схему перейти в другое состояние. Если ёмкость каждого конденсатора С1 и С2 равна 4 мкФ, то, изменяя R1 и R2 в сторону увеличения, можно повысить длительность периода мультивибратора от 8 мс до 6 мин. Если ёмкость каждого из конденсаторов выбрать равной 100 пФ, то частоту можно изменить от 100 Гц до 3 мГц [7]

Несколько иначе выполнен мультивибратор, схема которого изображена на рис. 6, б [1]. Рассмотрим принцип действия этой схемы. Допустим, что транзистор Т1 переходит в состояние насыщения, тогда на затворе Т4 появляется положительный потенциал и транзисторы Т4 и Т2 закрываются. Скачок напряжения на коллекторе Т2 приводит к надежному открыванию транзисторов Т1 и Т3. Ток смещения, текущий к затвору Т3 через резистор R2, поддерживает его в этом состоянии. Конденсатор С1 разряжаясь через резистор уменьшает напряжение смещения на затворе Т4. Когда напряжение Uзи транзистора Т4 уменьшается до напряжения отсечки, транзисторы Т4 и Т2 начинают проводить и быстро открываются, в то время как Т1 и Т3 закрываются. Длительность импульса мультивибратора определяется по формуле [1]

    (2)

где Ес — напряжение источника питания.

При номиналах деталей, указанных на схеме рис. 8, б, получена длительность импульса примерно 25 с.

ГЕНЕРАТОРЫ ПИЛООБРАЗНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Используя источник неизменного тока на полевом транзисторе в генераторе пилообразного напряжения, можно получить пилу, линейность и наклон которой почти не зависят от случайных изменений управляющего напряжения. Кроме того, полевые транзисторы позволяют реализовать схемы генераторов развертки с такими значениями линейности и длительности, которых трудно достигнуть при использовании биполярных транзисторов.

Генератор пилообразного напряжения, изображенный на рис. 7, состоит из источника постоянного тока на полевом транзисторе T1, конденсатора переменной ёмкости С1 и однопереходного транзистора Т2. С помощью потенциометра R2 устанавливается значение постоянного тока стока полевого транзистора Т1, соответствующее термостабильной точке ПТ. Отрицательная обратная связь, создаваемая включенными в цепь истока резисторами R1 и R2 с большим сопротивлением, обеспечивает стабильный ток стока несмотря на наличие изменений напряжения питания. Этот ток линейно заряжает конденсатор переменной емкости С1 до напряжения запуска однопереходного транзистора Т2. Время заряда является функцией ёмкости конденсатора С1 [8].

Рис. 7. Схема генератора пилообразного напряжения.

Изменяя ёмкость конденсатора С1, можно регулировать частоту повторения выходного сигнала генератора в диапазоне от 500 Гц до 50 кГц. Накопительный конденсатор быстро разряжается через проводящий переключатель на транзисторе Т2. Пилообразное напряжение с конденсатора С1 подается на выход через эмиттерный повторитель на транзисторе Т3. Амплитуда выходного сигнала определяется положением движка потенциометра R4 и может регулироваться в пределах от 0 до 8 В [8]. Во всём диапазоне частот нелинейность пилообразного напряжения в данной схеме не превышает 1%.

КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Одним из самых важных параметров генераторов является стабильность частоты генерируемых колебаний. Жёсткие требования к стабильности и воспроизводимости частоты в современных радиотехнических устройствах удается удовлетворить при использовании кварцевых генераторов.

Рис. 8. Схема кварцевого генератора.

Ламповые кварцевые генераторы в большинстве практических случаев являются неприемлемыми ввиду таких недостатков, как большая потребляемая мощность, большие габариты и масса. Кроме того, сама лампа является источником тепла, что затрудняет термостатирование генератора.

Ввиду малого входного сопротивления биполярных транзисторов кварцевый резонатор в автогенераторах включают только между базой и коллектором.

Полевые транзисторы, в которых отсутствуют перечисленные выше недостатки электронных ламп и биполярных транзисторов, в настоящее время достаточно часто используются в схемах кварцевых генераторов.

Наиболее широкое применение нашли кварцевые генераторы на ПТ, выполненные по схеме ёмкостной трёхточки (рис. 8). Достоинствами такой схемы являются простота выполнения, отсутствие паразитных колебаний, малая рассеиваемая мощность, простота регулировки режима и наладки. Высокая стабильность генерируемой частоты при изменении питающего напряжения в схеме достигнута применением автоматического смещения (резистора в цепи истока) и использованием больших ёмкостей постоянных конденсаторов в цепях затвора и стока генераторного каскада (чем больше эти ёмкости, тем меньшее влияние на частоту колебаний будут оказывать нестабильные межэлектродные ёмкости транзистора). При вариации питающего напряжения от 3 до 9 В частота генератора изменяется не более чем на 1 Гц при номинальном значении 1МГц [10].

А.Г. Милехин

Литература:

1. Гозлинг В. Применение полевых транзисторов. М., «Энергия», 1970.
2. Барсуков Ф. И. Генераторы и селективные усилители низкой частоты. М., «Энергия», 1964.
3. Гоноровский И. С Радиотехнические цепи и сигналы. М., «Советское радио», 1971.
4. Ван дер Гиир. Перестройка RC-генератора в декадном диапазоне с помощью полевых транзисторов. — «Электроника», № 4, 1969.
5. Крисилов Ю. Д. Автоматическая регулировка и стабилизация усиления транзисторных схем. М., «Советское радио», 1972.
6. Проссер Л. Стабильные генераторы на полевых транзисторах. — «Электроника», 1966, № 20.
7. Ханус, Мартинес. Стабильный НЧ мультивибратор с двумя ПТ. — «Электроника», 1967, №1.
8. Илэд Л. Использование полевого транзистора для получения стабильного пилообразного напряжения. — «Электроника», 1966, № 16.
9. Экспресс-информация «ПЭА и ВТ», 1973, № 47.
10. Кинг Л. Стабильный кварцевый генератор на полевом транзисторе. — «Электроника», 1973, №13.
11. Игнатов А.Н. Применение полевых транзисторов типа КП103 в аппаратуре связи. — В книге: Тенденции развития активных радиокомпонентов малой мощности. Новосибирск, «Наука», 1971.

BACK MAIN PAGE

Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи / Арсенал-Инфо.рф

LC-генераторы на полевых транзисторах

В рассмотренных ранее схемотехнических решениях LC-генераторов в качестве активного элемента использовался биполярный транзистор. Однако при разработке миниатюрных радиопередатчиков и радиомикрофонов широко применяются схемы активных элементов, выполненных на полевых транзисторах. Главное достоинство полевых транзисторов, часто называемых канальными или униполярными, заключается в высоком входном сопротивлении, соизмеримом с входным сопротивлением электронных ламп. Особую группу составляют полевые транзисторы с изолированным затвором.

По переменному току полевой транзистор активного элемента высокочастотного генератора может быть включен с общим истоком, с общим затвором или с общим стоком. При разработке микропередатчиков чаще используются схемотехнические решения, в которых полевой транзистор по переменному току включен по схеме с общим стоком. Такая схема включения полевого транзистора аналогична схеме включения с общим коллектором для биполярного транзистора. В активном элементе, выполненном на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим стоком, нагрузка подключена в цепь истока транзистора, а выходное напряжение снимается с истока по отношению к шине корпуса.

Коэффициент усиления по напряжению такого каскада, часто называемого истоковым повторителем, близок к единице, то есть выходное напряжение практически равно входному. При этом фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами отсутствует. Истоковые повторители отличает сравнительно небольшое входное сопротивление при повышенном входном сопротивлении. Помимо этого для таких каскадов характерна малая входная емкость, что приводит к увеличению входного сопротивления на высоких частотах.

Одним из критериев классификации LC-генераторов на полевых транзисторах, как и генераторов на биполярных транзисторах, является схемотехническое решение цепи положительной обратной связи. В зависимости от примененной схемы цепи ПОС такие генераторы делятся на генераторы с индуктивной связью, с емкостной связью и трехточечные генераторы (так называемые трехточки). В генераторах с индуктивной связью цепь положительной обратной связи между входным и выходным электродами транзистора образована индуктивной связью, а в генераторах с емкостной связью – емкостной. В трехточечных ВЧ-генераторах, которые в свою очередь делятся на индуктивные и емкостные трехточки, резонансный контур подключен к активному элементу в трех точках.

Следует признать, что при разработке высокочастотных генераторов для миниатюрных радиопередающих устройств особой популярностью пользуются схемотехнические решения с полевыми транзисторами, основанные на применении индуктивной трехточки (схема Хартли). Дело в том, что на высоких частотах комплексное входное сопротивление полевого транзистора велико. Поэтому транзистор практически не шунтирует резонансный контур, то есть не оказывает никакого влияния на его параметры. Принципиальная схема одного из вариантов высокочастотного LC-генератора, выполненного по схеме Хартли на полевом транзисторе, включенном по переменному току по схеме с общим стоком, приведена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Принципиальная схема LC-генератора на полевом транзисторе по схеме Хартли

В рассматриваемой схеме активный элемент LC-генератора выполнен на полевом транзисторе VT1, который по переменному току включен по схеме истокового повторителя, то есть с общим стоком. Электрод стока транзистора замкнут на шину корпуса через конденсатор С2. Резонансный контур образован включенными параллельно подстроечным конденсатором С1 и катушкой индуктивности L1, от параметров которых зависит частота генерируемых колебаний. Этот контур подключен в цепь затвора полевого транзистора VT1.

Возникшие в резонансном контуре колебания подаются на затвор транзистора VT1. При положительной полуволне входного сигнала на затвор поступает соответственно положительное напряжение, в результате чего возрастает проводимость канала, а ток стока растет. При отрицательной полуволне колебания на затвор поступает соответственно отрицательное напряжение, в результате чего проводимость канала снижается, а ток стока уменьшается. Снимаемое с электрода истока транзистора VT1 напряжение подается в резонансный контур, а именно на вывод катушки L1, которая по отношению к истоку транзистора включена по схеме повышающего автотрансформатора. Такое включение позволяет увеличить коэффициент передачи цепи положительной обратной связи до необходимого уровня, то есть обеспечивает соблюдение условия баланса амплитуд. Выполнение условия баланса фаз обеспечивается включением транзистора VT1 по схеме с общим стоком.

Соблюдение условий баланса амплитуд и баланса фаз приводит к возникновению устойчивых колебаний на частоте резонанса колебательного контура. При этом частота генерируемого сигнала может изменяться с помощью подстроечного конденсатора С1 колебательного контура. Выходной сигнал, формируемый генератором, снимается с электрода истока полевого транзистора VT1.

При конструировании высокочастотных генераторов для микропередатчиков нередко используются схемотехнические решения с полевыми транзисторами, основанные на применении емкостной трехточки (схема Колпитца). Принципиальная схема одного из вариантов высокочастотного LC-генератора, выполненного по схеме Колпитца на полевом транзисторе, включенном по переменному току по схеме с общим стоком, приведена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Принципиальная схема LC-генератора на полевом транзисторе по схеме Колпитца

Активный элемент данного LC-генератора выполнен на полевом транзисторе VT1, который по переменному току включен по схеме с общим стоком. При этом электрод стока транзистора замкнут на шину корпуса через конденсатор С5. Параллельный резонансный контур образован катушкой индуктивности L1 и конденсаторами С1 – С4, от параметров которых зависит частота генерируемых колебаний. Этот контур включен в цепь затвора полевого транзистора.

Возникшие в резонансном контуре колебания подаются на затвор транзистора VT1. Снимаемое с электрода истока транзистора VT1 напряжение через цепь обратной связи подается в резонансный контур, а именно в точку соединения конденсаторов С3 и С4, образующих емкостной делитель. Выбор соответствующих величин емкостей конденсаторов С3 и С4, а также необходимого соотношения этих величин позволяет подобрать такой уровень коэффициента передачи цепи положительной обратной связи, при котором обеспечивается соблюдение условия баланса амплитуд. Выполнение условия баланса фаз обеспечивается включением транзистора VT1 по схеме с общим стоком.

Соблюдение условий баланса амплитуд и баланса фаз обеспечивает возникновение устойчивых колебаний на частоте резонанса колебательного контура. При этом частота генерируемого сигнала может изменяться с помощью конденсатора С2 (грубая настройка) и конденсатора С1 (точная настройка). Выходной сигнал частотой около 5 МГц, формируемый генератором, снимается с электрода истока полевого транзистора VT1.

Похожие книги из библиотеки

Металлоискатели

Книга предназначена для радиолюбителей, интересующихся вопросами поиска различных металлических предметов с помощью специального оборудования, к которому, в первую очередь, относятся металлоискатели.

В соответствующих разделах приведены принципиальные схемы и рисунки печатных плат как простых, так и более сложных конструкций. Даны рекомендации по самостоятельному изготовлению и настройке металлоискателей, а также советы по их практическому применению.

Настоящее издание будет полезно не только подготовленным радиолюбителям, но и всем читателям, интересующимся данной темой, поскольку большинство представленных конструкций может изготовить как взрослый, так и школьник, никогда не державший в руках паяльник.

Пистолеты и револьверы. Выбор, конструкция, эксплуатация

В книге изложены история, конструктивные и эксплуатационные особенности наиболее интересных и выдающихся образцов автоматических пистолетов и револьверов – от самого зарождения этого класса оружия до наших дней. Книга рассчитана не на профессионалов стрелкового дела, а на тех мужчин, кто хочет вступить в «оружейный мир» уже вооруженный знаниями – об оружии, его истории, удобстве использования и предназначении.

Кроме того, книга поможет определиться тем, кто в данный момент выбирает для себя гражданское оружие самообороны, и сделать выбор, который, возможно, однажды спасет вам жизнь.

Учебник выживания снайпера. «Стреляй редко, но метко!»

Как снайперу выжить и победить на поле боя? В чем секрет подготовки элитного стрелка? Какое оружие, какие навыки необходимы, чтобы исполнить заветы А.С. Суворова и защитников Сталинграда: «Стреляй редко, но метко!»; «Снайпер – это охотник. Противник – зверь. Выследи его и вымани под выстрел. Враг коварен – будь хитрее его. Он вынослив – будь упорнее его. Твоя профессия – это искусство. Ты можешь то, чего не могут другие. За тобой – Россия. Ты победишь, потому что ты обязан победить!».

Эта книга не только глубокое исследование снайперского дела на протяжении двух столетий, в обеих мировых войнах, многочисленных локальных конфликтах и тайных операциях спецслужб, но и энциклопедия снайперских винтовок военного, полицейского и специального назначения, а также боеприпасов к ним и оптических прицелов. Как сами снайперы являются элитой вооруженных сил, так и снайперские винтовки – «высшая лига» стрелковых вооружений. Насколько снайперская подготовка превосходит обычный «курс молодого бойца», настолько и снайперское оружие дороже, сложнее и взыскательнее массовых моделей. В этой книге вы найдете исчерпывающую информацию о вооружении и обучении стрелков, их тактике и боевом применении, снайперских дуэлях и контрснайперской борьбе, о прошлом, настоящем и будущем главного из воинских искусств.

Советские танковые армии в бою

Новая книга от автора бестселлеров «Штрафбаты и заградотряды Красной Армии» и «Бронетанковые войска Красной Армии». ПЕРВОЕ исследование истории создания и боевого применения советских танковых армий в ходе Великой Отечественной.

Они прошли долгий и трудный путь от первых неудач и поражений 1942 года до триумфа 1945-го. Они отличились во всех крупных сражениях второй половины войны – на Курской дуге и в битве за Днепр, в Белорусской, Яссо-Кишиневской, Висло-Одерской, Берлинской и других стратегических наступательных операциях. Обладая сокрушительной мощью и феноменальной подвижностью, гвардейские танковые армии стали элитой РККА и главной ударной силой «блицкригов по-русски», сломавших хребет прежде непобедимому Вермахту.

Управление генератором — электрическая система самолета

Теория управления генератором

Все самолеты рассчитаны на работу в определенном диапазоне напряжений (например, 13,5–14,5 вольт). А поскольку самолеты работают с различными скоростями двигателя (помните, двигатель приводит в действие генератор) и с различными электрическими требованиями, все генераторы должны регулироваться какой-то системой управления. Система управления генератором предназначена для поддержания выходной мощности генератора в пределах ограничений для всех параметров полета. Системы управления генератором часто называют регуляторами напряжения или блоками управления генераторами (GCU).

Мощность генератора самолета можно легко отрегулировать, контролируя силу магнитного поля генератора. Помните, что сила магнитного поля напрямую влияет на выходную мощность генератора. Чем больше ток возбуждения, тем больше выходная мощность генератора, и наоборот. На рис. 1 показано простое управление генератором, используемое для регулировки тока возбуждения. Когда управляется ток возбуждения, управляется выход генератора. Имейте в виду, что эта система настраивается вручную и не подходит для самолетов. Системы самолета должны быть автоматическими и поэтому немного сложнее.

кал и твердотельные (транзисторные). Элементы управления электромеханического типа используются на старых самолетах и, как правило, требуют регулярного осмотра и обслуживания. Твердотельные системы более современны и, как правило, считаются более надежными и более точными в управлении мощностью генератора. Функции систем управления генераторами Большинство систем управления генераторами выполняют ряд функций, связанных с регулированием, определением и защитой системы генерации постоянного тока. Для легких самолетов обычно требуется менее сложная система управления генератором, чем для более крупных многодвигательных самолетов. Некоторые из перечисленных ниже функций отсутствуют на легких самолетах. Регулирование напряжения Самая основная функция GCU — регулирование напряжения. Регулирование любого типа требует, чтобы блок регулирования взял образец выходного сигнала генератора и сравнил этот образец с известным эталоном. Если выходное напряжение генератора выходит за установленные пределы, то блок регулирования должен обеспечить регулировку тока возбуждения генератора. Регулировка тока возбуждения управляет выходом генератора. Защита от перенапряжения Система защиты от перенапряжения сравнивает измеренное напряжение с эталонным напряжением. Схема защиты от перенапряжения используется для размыкания реле, управляющего током возбуждения возбуждения. Обычно он встречается в более сложных системах управления генератором. Параллельная работа генераторов На многодвигательных самолетах необходимо использовать функцию параллельной работы, чтобы все генераторы работали в установленных пределах. Как правило, параллельные системы сравнивают напряжения между двумя или более генераторами и соответствующим образом регулируют схему регулирования напряжения. Защита от перевозбуждения При выходе из строя одного генератора в параллельной системе один из генераторов может перевозбуждаться и, как правило, нести большую долю нагрузки, если не всю нагрузку. По сути, это условие заставляет генератор производить слишком большой ток. Если это состояние обнаружено, возбужденный генератор должен быть возвращен в допустимые пределы, иначе произойдет повреждение. Цепь перевозбуждения часто работает вместе с цепью перенапряжения для управления генератором. Дифференциальное напряжение Эта функция системы управления предназначена для обеспечения того, чтобы все значения напряжения генератора находились в пределах допусков перед подключением к шине нагрузки. Если выход не находится в пределах указанного допуска, контактор генератора не может подключать генератор к шине нагрузки. Измерение обратного тока Если генератор не может поддерживать требуемый уровень напряжения, он в конечном итоге начинает потреблять ток, а не обеспечивать его. Такая ситуация возникает, например, при выходе из строя генератора. Когда генератор выходит из строя, он становится нагрузкой для других работающих генераторов или аккумулятора. Неисправный генератор необходимо снять с автобуса. Функция измерения обратного тока контролирует систему на наличие обратного тока. Обратный ток указывает на то, что ток течет к генератору, а не от генератора. В этом случае система размыкает реле генератора и отключает генератор от шины. Органы управления генераторами высокой мощности Большинство современных генераторов высокой мощности устанавливаются на самолеты корпоративного типа с турбинными двигателями. В этих небольших бизнес-джетах и ​​турбовинтовых самолетах используется генератор и стартер, объединенные в один блок. Этот агрегат называется стартер-генератором. Преимущество стартер-генератора заключается в объединении двух блоков в одном корпусе, что экономит место и вес. Поскольку стартер-генератор выполняет две задачи: запуск двигателя и выработку электроэнергии, система управления для этого агрегата относительно сложна. Простое объяснение стартер-генератора показывает, что устройство содержит два набора обмоток возбуждения. Одно поле используется для запуска двигателя, а другое используется для выработки электроэнергии. [Рисунок 2] Рисунок 2. Стартер-генератор последовательное поле и якорь заставляют устройство работать как двигатель. В режиме генерации GCU должен отключать последовательное поле, запитывать параллельное поле и контролировать ток, создаваемый якорем. В это время стартер-генератор работает как обычный генератор. Конечно, GCU должен выполнять все функции, описанные ранее, для управления напряжением и защиты системы. Эти функции включают регулирование напряжения, определение обратного тока, дифференциальное напряжение, защиту от перевозбуждения, защиту от перенапряжения и параллельную работу генератора. Типичный GCU показан на рис. 3.9.0005 — выходные генераторы используют твердотельные электронные схемы для контроля работы генератора или стартер-генератор. Затем схема управляет серией реле и/или соленоидов для подключения и отключения блока к различным распределительным шинам. Практически во всех схемах регулирования напряжения используется стабилитрон. Стабилитрон — это чувствительное к напряжению устройство, которое используется для контроля напряжения в системе. Стабилитрон, соединенный со схемой GCU, затем управляет током возбуждения, который, в свою очередь, управляет выходом генератора. Средства управления генератором для маломощных генераторов Типичная схема управления генератором для маломощных генераторов изменяет поток тока на поле генератора для управления выходной мощностью генератора. По мере изменения параметров полета и электрических нагрузок блок GCU должен контролировать электрическую систему и вносить соответствующие коррективы, чтобы обеспечить надлежащее напряжение и ток в системе. Типичное управление генератором называется регулятором напряжения или GCU. Поскольку большинство маломощных генераторов установлены на старых самолетах, системы управления этими системами представляют собой электромеханические устройства. (Твердотельные блоки используются на более современных самолетах, в которых используются генераторы постоянного тока, а не генераторы постоянного тока.) Двумя наиболее распространенными типами регуляторов напряжения являются регулятор с угольной кучкой и регулятор с тремя блоками. Каждый из этих блоков управляет током возбуждения с помощью переменного резистора. Управление током возбуждения затем управляет выходом генератора. Упрощенная схема управления генератором показана на рис. 4.9.0005 Рисунок 4. Регулятор напряжения для маломощного генератора 030 Регулятор угольной сваи управляет выходным сигналом генератора постоянного тока, направляя ток возбуждения через угольную сваю. диски (угольная свая). Углеродные диски включены последовательно с генератором поля. Если сопротивление дисков увеличивается, ток возбуждения уменьшается, и мощность генератора падает. Если сопротивление дисков уменьшается, ток возбуждения увеличивается, и выходная мощность генератора увеличивается. Как видно на рисунке 5, катушка напряжения установлена ​​параллельно выходным проводам генератора. Катушка напряжения действует как электромагнит, сила которого увеличивается или уменьшается при изменении выходного напряжения генератора. Магнетизм катушки напряжения контролирует давление на углеродный пакет. Давление на угольный пакет контролирует сопротивление углерода; сопротивление углерода управляет током возбуждения, а ток возбуждения управляет выходом генератора. Рисунок 5. Регулятор угольной сваи Регуляторы с угольной сваей требуют регулярного обслуживания для обеспечения точной регулировки напряжения; поэтому большинство из них было заменено на самолетах более современными системами. Регуляторы с тремя звеньями Регуляторы с тремя звеньями, используемые с системами генераторов постоянного тока, состоят из трех отдельных звеньев. Каждый из этих блоков выполняет определенную функцию, необходимую для правильной работы электрической системы. Типовой трехблочный регулятор состоит из трех реле, установленных в одном корпусе. Каждое из трех реле контролирует выходы генератора и размыкает или замыкает контакты реле в соответствии с потребностями системы. Типичный трехсекционный регулятор показан на рис. 6.9.0005 Рисунок 6. Три реле этого регулятора используются для регулирования напряжения, ограничения тока и предотвращения обратного тока Регулятор напряжения Секция регулятора напряжения трехзвенный регулятор используется для управления выходным напряжением генератора. Регулятор напряжения контролирует выход генератора и при необходимости регулирует ток возбуждения генератора. Если регулятор определяет, что напряжение в системе слишком высокое, контакты реле размыкаются, и ток в цепи возбуждения должен проходить через резистор. Этот резистор снижает ток возбуждения и, следовательно, снижает выходную мощность генератора. Помните, что выходная мощность генератора падает всякий раз, когда падает ток возбуждения генератора. Рис. 7. Регулятор напряжения поэтому измеряет напряжение системы. Если напряжение выходит за пределы заданного предела, катушка напряжения становится сильным магнитом и размыкает точки контакта. Если точки контакта разомкнуты, ток возбуждения должен проходить через резистор, и поэтому ток возбуждения падает. Пунктирная стрелка показывает ток, протекающий через регулятор напряжения, когда точки реле разомкнуты. Поскольку этот регулятор напряжения имеет только два положения (контакты открыты и контакты закрыты), устройство должно постоянно регулироваться для поддержания точного контроля напряжения. Во время нормальной работы системы точки открываются и закрываются через равные промежутки времени. Точки действительно вибрируют. Этот тип регулятора иногда называют регулятором вибрационного типа. Когда точки вибрируют, ток возбуждения повышается и понижается, а магнетизм поля усредняется до уровня, который поддерживает правильное выходное напряжение генератора. Если системе требуется большая мощность генератора, точки остаются закрытыми дольше, и наоборот. Ограничитель тока Секция ограничения тока трехсекционного регулятора предназначена для ограничения выходного тока генератора. Этот блок содержит реле с катушкой, соединенной последовательно с выходом генератора. Как видно на рисунке 8, весь выходной ток генератора должен проходить через токовую катушку реле. Это создает реле, чувствительное к выходному току генератора. То есть, если выходной ток генератора увеличивается, реле размыкается и наоборот. Пунктирная линия показывает поток тока на поле генератора при разомкнутых точках ограничения тока. Следует отметить, что, в отличие от реле регулятора напряжения, ограничитель тока обычно замкнут во время нормального полета. Только при экстремальных токовых нагрузках точки ограничения тока должны открываться; в это время ток возбуждения снижается, а выходная мощность генератора поддерживается в определенных пределах. Рисунок 8. Ограничитель тока Реле обратного тока Третий блок трехсекционного регулятора используется для предотвращения выхода тока из аккумулятора и питания генератора. Этот тип протекания тока разряжает батарею и противоречит нормальной работе. Это можно рассматривать как ситуацию с обратным током и известно как реле обратного тока. Простое реле обратного тока, показанное на рисунке 9.содержит как катушку напряжения, так и катушку тока. Рис. 9. Реле обратного тока каждый раз, когда выход генератора достигает своего рабочего напряжения. Когда на катушку подается напряжение, точки контакта замыкаются, и ток начинает течь к электрическим нагрузкам самолета, как показано пунктирными линиями. На схеме показано реле обратного тока в нормальном рабочем положении; точки замкнуты, и ток течет от генератора к электрическим нагрузкам самолета. Когда ток течет к нагрузкам, на токовую катушку подается напряжение, а точки остаются закрытыми. Если выход генератора отсутствует из-за сбоя системы, контакты размыкаются, потому что магнитное поле в реле теряется. При размыкании контактов генератор автоматически отключается от бортовой сети, что предотвращает обратный поток от шины нагрузки к генератору. Типовой трехсекционный регулятор для авиационных генераторов показан на рисунке 10. Рисунок 10. Трехсекционный регулятор для генераторов с регулируемой скоростью регулятор работает вместе, чтобы контролировать выход генератора. Регулятор контролирует выходную мощность генератора и регулирует мощность нагрузки самолета в зависимости от параметров полета. Обратите внимание, что только что описанный вибрационный регулятор был упрощен в целях пояснения. Типичный регулятор вибрации, установленный на самолете, вероятно, будет более сложным. СВЯЗАННЫЕ СТАТЬИ Противодействие протеканию переменного тока Батареи самолетов Техническое обслуживание батарей самолетов, проверка, практика установки и устранение неисправностей Генераторы постоянного тока и средства управления Генераторы постоянного тока и средства управления Системы электропитания и генераторы переменного тока Привод генератора переменного тока и системы управления генераторами переменного тока Компоненты электрической системы ТРАНЗИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СЧИТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЯДЕР. (Технический отчет) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ НА ТРАНЗИСТОРАХ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СЧЕТЧИКОВ ЯДЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ. (Технический отчет) | ОСТИ.GOV перейти к основному содержанию Полная запись Другое связанное исследование Авторов: Ханна, Н Н Дата публикации: 1972-01-01 Исследовательская организация: Центр атомной энергии, Каир (Египет). Отдел инженерных и научных приборов Идентификатор ОСТИ: 4623659 Номер(а) отчета: ОБЛАСТЬ-132 Номер АНБ: НСА-26-053295 Тип ресурса: Технический отчет Отношение ресурсов: Другая информация: UNCL. Ориг. Дата поступления: 31 декабря 1972 г. Страна публикации: Страна неизвестна/код недоступен Язык: Английский Тема: N46400* -Инструменты-Разные инструменты; СЧЕТНЫЕ ЦЕПИ; ДИЗАЙН; ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ; ТЕСТИРОВАНИЕ; ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ (ЭЛЕКТРОНИКА)/исполнение на транзисторах, для проверки ядерной счетной аппаратуры Форматы цитирования MLA АПА Чикаго БибТекс Hanna, N N. ТРАНЗИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО СЧЕТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ. . Страна неизвестна/Код недоступен: N. p., 1972. Веб. Копировать в буфер обмена Hanna, N N. ТРАНЗИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО СЧЕТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ. . Страна неизвестна/код недоступен. Копировать в буфер обмена Ханна, Н.Н., 1972. «ТРАНЗИСТОРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО СЧЕТЧИКА». Страна неизвестна/код недоступен. Копировать в буфер обмена @статья{osti_4623659, title = {ТРАНЗИСТОРНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЯДЕРНОГО СЧЕТЧИКА.}, автор = {Ханна, N N}, abstractNote = {}, дои = {}, URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/4623659}, журнал = {}, номер =, объем = , place = {Страна неизвестна/Код недоступен}, год = {1972}, месяц = ​​{1} } Копировать в буфер обмена Дополнительную информацию о получении полнотекстового документа см. Опубликовано 23.06.2023 в Популярное от admin Метки: Комментарии Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт