Транзисторные генераторы с умножителями добротности

В умножителях добротности нужная избирательность достигается с помощью сопротивления обратной связи. При уменьшении сопротивления обратной связи до величины меньше критической умножители начинают самовозбуждаться. Эффект самовозбуждения может быть

использован при создания генераторов с плавным изменением частоты. Диапазон частот генераторов с самовозбуждением, выполненных с умножителями добротности, зависит от параметров контура LC, включенного в цепь базы, и лежит в пределах 400 гц— 1 Мгц. Принципиально можно получить более низкую и более высокую частоты, но это влечет за собой усложнение схемы и конструкции.

Генераторы, описанные в данной статье, отличаются простотой схемы, высокой стабильностью, почти не требуют налаживания и могут быть применены в самых различных устройствах как генераторы сигналов синусоидальной формы. Генераторы можно использовать с емкостными и индуктивными датчиками при измерении неэлектрических величин.

На рис. 1 приведена схема генератора низкой частоты. В схеме использован транзистор П401, но на низких частотах можно применить транзистор любого типа. Частота генератора определяется параметрами параллельного колебательного контура L1, L2, C1.

L1 L2 представляют собой катушку индуктивности с отводом от середины, т. е. L1 = L2. Обмотка катушки намотана на ферритовом кольце ФМ-2000 размерами 10X6x5 мм проводом ПЭВ-2 0,1. Каждая половина катушками содержит 300 витков. Резисторы R2, R3 определяют рабочую точку транзистора. Схема каскда а представляет эмиттерный повторитель. Величина резистора обратной связи R1 выбирается достаточной для возникновения генерации, но так, чтобы форма сигнала не искажалась. При величине емкости C1 = 6800 пф частота генерации (fг) равна 10кгц, при С1 =2200 пф fc =16 кгц, при С] = 1000 пф fг = 21 кгц. Напряжение питания равно 3 в. Выходное напряжение при этом 0,8 в на сопротивлении нагрузки, превышающем 500 ом. При изменении частоты генератора от 6 до 25 кгц амплитуда выходного напряжения изменяется не более чем на ±10%. За 8 часов непрерывной работы уход частоты составляет не более 0,2%.

К недостаткам генератора следует отнести влияние сопротивления нагрузки (меньше 500 ом) на частоту генерации и, изменение частоты при изменении напряжения питания. Поэтому требуется контролировать напряжение источника питания и сопротивление внешней нагрузки, превышающее 500 ом.

На рис. 2 приведена схема высокостабильного гене ритора НЧ, не отличающегося принципиально от предыдущего. Он состоит из задающего генератора на транзисторах Т1, Т2 и эмиттерного повторителя (Тз, T4).

Все транзисторы типа П401. Они попарно включены как составные для увеличения стабильности и уменьшения влияния сопротивления нагрузки. Для температурной стабилизации в цепи баз транзисторов Т1 и Т3 последовательно с резисторами R2, R6 включены германиевые плоскостные диоды. Роль сопротивления обратной связи выполняет коммутаторная лампа Л1 на 60 в. Применение лампы вместо резистора позволяет стабилизировать режимы транзисторов при изменении напряжения источников питания и температуры. Трансформаторы Тр1 и Тр2 имеют те же данные, что и катушки L1 L2 (схема рис. 1). Частота генератора равна 10 000 гц при напряжении питания 7 в; выходное напря-жение при этом составляет 0,7 в на нагрузке сопротивлением 10 ом. При изменении напряжения питания с 7 до 9 в частота генератора изменилась на 16 гц и стала равной 10 016 гц, а напряжение на выходе при этом изменилось на 50 мв. При изменении напряжения питания с 7 до 5 в частота достигла 10 220 гц, а напряжение на выходе 0,62 в. За 8 часов непрерывной работы частота генератора изменилась на 30 гц, а напряжение выхода на 10 мв. При повышении окружающей температуры с 20 до 40° С частота генератора изменилась до 10 140 гц, а напряжение на выходе 0,68 в. При увеличении сопротивления нагрузки от 10 ом до 10 ком выходное напряжение изменилось на 3%, частота осталась прежней.

Таким образом, при изменении питающего напряжения на ±25% частота генератора изменяется на ±2%, а выходное напряжение на ±8%. Частота генератора была измерена цифровым частотомером типа Ф519. Схему генератора можно использовать в качестве задающего генератора в лабораторных установках низкой частоты, при этом можно будет получить погрешность по частоте и амплитуде в 0,1%.

На рис. 3 показана схема генератора ВЧ, собранного на кремниевом транзисторе типа П106. Делать отвод от средней части катушки нет необходимости, так как транзистор П106 обладает достаточно большим полным входным сопротивлением. Частота генерации равна 500 кгц, ее можно плавно изменять, не ухудшая формы колебаний, при помощи конденсатора переменной емкости С. Диапазон изменения частоты генератора 100— 700 кгц, при этом амплитуда выходного напряжения остается почти неизменной в пределах 2—2,5 в. Катушка индуктивности собрана в броневом сердечнике типа СБ-1a и содержит 80 витков провода ПЭВ-2 0,12. Частота генератора определяется индуктивностью L1 и емкостью конденсаторов С1—С3. Обратная связь подается с эмиттерного резистора R4 через резистор R1 на среднюю точку соединения конденсаторов С2, С3. Величина резистора обратной связи R1 зависит от параметров транзистора и подбирается опытным путем по форме выходного сигнала.

Генератор работает на нагрузку, превышающую 1000 ом. За 8 часов непрерывной работы при изменении питающего напряжения питания на ±5% уход частоты не превышает ±0,3%. Влияние температуры не проверялось.

На рис. 4 приведена схема генератора на кремниевом транзисторе типа n - p - n . Частота зависит от параметров колебательного контура L 1 C 1, и от емкостного делителя напряжения С₂, С₃. Выходное напряжение снимается между эмиттером и корпусом. Величина его порядка 6 в при условии, что сопротивление нагрузки превышает 5 ком. В случае заземления отрицательного полюса выходное напряжение можно снимать с эмиттера по отношению к минусу. Но в этом случае контур окажется незаземленным. Катушка индуктивности L 1 помещена в броневой карбонильный сердечник типа СБ-1 a и насчитывает 50 витков провода ЛЭШО-7хО,07. Частота генератора при параметрах, указанных на схеме, достигает 1,0 Мгц. Для получения такой частоты можно использо вать транзисторы П501— П503. Температурная и времен ная стабильность частоты генератора не хуже ±0,2%. Потребляемая мощность не превышает 0,02 вт.

Модификацией рассмотренных схем генераторов можно считать схему, приведенную на рис. 5. По построе нию она аналогична схеме, изображенной на рис. 3. Катушка индуктивно сти в колебательном контуре заменена кварцем. Таким образом, самовозбуждение происходит на резонансной частоте кварца, равной 465 кгц. Для более стабильной работы первичная обмотка выходного трансформатора соединена последовательно с конденсатором С4 и настраивается в резонанс на частоту кварца (подбором емкости конденсатора С4). В цепи базы возникает отрицательная обратная связь на частоте сигнала.

Трансформатор Tp1 выполнен на сердечнике СБ-1а. Число витков первичной обмотки равно 160 (провод ПЭВ-2 0,1). Вторичная обмотка может быть выполнена любым проводом. Количество витков в этом случае зависит от сопротивления нагрузки. Стабильность частоты генератора в нормальных климатических условиях равна ±1 гц, что позволяет использовать его в качестве опорного. В схеме можно применить кварц и с другими резонансными частотами. При использовании кварца на 10—100 кгц необходимо увеличить емкость конденсаторов С1—С3.

И в заключение рассмотрим генератор колебаний прямоугольной формы (рис. 6). Этот генератор генерирует колебания прямоугольной формы обеих полярностей с амплитудой 3,5 в. Частота колебаний — 27 кгц при С1=4700 пф, f1 = 50 кгц.

Генератор не имеет активных резисторов и отличается высокой стабильностью по частоте и амплитуде. За 8 часов непрерывной работы уход частоты составляет менее 0,05%, а изменение амплитуды 0,5%. При нагревании генератора до +50° С частота и амплитуда выходного напряжения изменяются примерно на 1%. Сопротивление нагрузки генератора должно быть более 100 ом. Напряжение питания необходимо стабилизировать при помощи кремниевого стабилитрона типа Д808. Обмотки трансформатора Тр1 намотаны на ферритовом кольце ФМ-1000 размерами 10X6X5 мм. Первичная и вторичная обмотки имеют одинаковое количество витков (по 200 витков провода ПЭВ-2 0,1). В качестве катушек индуктивности L1 и L2. используется такой же трансформатор, только его обмотки соединены последовательно.