ГЕНЕРАТОРЫ НА МИКРОСХЕМЕ К122УН1

May 12, 2010 by admin Комментировать »

Двухкаскадный усилитель, первый транзистор которого включен по схеме ОБ, а второй по схеме ОК, обладает рядом свойств, позволяющих легко превращать его в гене­ратор. Он имеет значительное усиление как по напряже­нию, так и по току, низкое входное и выходное сопротив­ления, фаза его выходного сигнала совпадает с фазой вход­ного. Чтобы он стал генератором, надо лишь соединить его выход со входом каким-либо реактивным сопротивлением, которое и будет в основном определять частоту выходного сигнала генератора.

Подобные генераторы можно строить на базе интеграль­ной микросхемы К122УН1 (К1УС221) или ее полного ана­лога К118УН1 (К1УС181). Упрощенная схема микросхемы К122УН1 изображена на рис. 1. На ней не показаны эле­менты структуры микросхемы и выводы, которые не будут использованы в описываемых здесь генераторах. Через ре­зистор R3 оба каскада усилителя охвачены глубокой отри­цательной обратной связью по постоянному току, поэтому нестандартное включение микросхемы не изменяет ни кол­лекторных токов транзисторов VI и V2, ни стабильности этих токов по сравнению с паспортными, что многократно проверено опытным путем. Отрицательная обратная связь по переменному току через резистор R3 осуществляться не будет, так как в генераторах база транзистора VI (вы­вод 4) соединяется с общим проводом (вывод 1) через конденсатор. Минимальная емкость такого конденсатора для колебаний частотой 1000 Гц рекомендуется около 1 мкФ. Для генераторов колебаний более низких или более высоких частот его емкость нужно пропорционально увели­чить или, соответственно, уменьшить. Если генератор дол­жен работать как на низких, так и на высоких частотах, то такой конденсатор следует составить из электролитиче­ского конденсатора, рассчитанного на минимальную часто­ту, и безындукционного конденсатора емкостью 0,01… 0,1 мкФ, соединив их параллельно.

Вместо микросхемы К122УН1Б, указанной на схемах описываемых генераторов, можно использовать другие микросхемы этой группы с любыми буквенными индекса­ми. Необходимо только питать их напряжением, не превы­шающим указанного в паспорте на микросхему, и иметь в виду значительное различие коэффициентов усиления раз­ных экземпляров, от чего могут зависеть параметры неко­торых деталей генераторов. Описываемые генераторы рабо­тоспособны при снижении напряжения источника питания до 1…2 В. Амплитуда (двойной размах) выходных сигналов генераторов на выводе 11 составляет около половины на­пряжения питания и изменяется примерно пропорциональ­но его изменениям, что можно использовать для амплитуд­ной модуляции сигналов.

clip_image002 clip_image004

Рис. 1. Микросхема К122УН1 Рис. 2. Схема простей­шего генератора

Наиболее простой генератор получается при включе­нии в цепь положительной обратной связи конденсатора С2 (рис. 2), который может быть электролитическим (на схеме указана полярность его включения). Его минимальная емкость, при которой сохраняется возбуждение генера­тора, около 500 пФ. Частота выходных импульсов почти обратно пропорциональна емкости этого конденсатора и равна примерно 1000 Гц (при указанной на схеме емко­сти), а форма близка к пилообразной со спадом по экс­поненте. При частоте меньше 100 Гц форма импульсов постепенно переходит в прямоугольную при 1 Гц. Скваж­ность импульсов в это же время меняется примерно от 2 до 10.

clip_image006 clip_image008

Рис. 3. Схема генератора колебаний, близких по форме к прямоугольным

Рис. 4. Схема генератора прямоугольных импуль­сов с крутыми фронтами

Значительно расширить диапазон генерируемых частот и улучшить форму сигнала можно включением последова­тельно с конденсатором обратной связи С2 резистора R1 (рис. 3). Такой генератор способен вырабатывать сигнал с частотой 2…6 МГц. Форма выходных импульсов — пря­моугольная с большими искажениями. Подбором резистора R1 можно в несколько раз изменить частоту и одновремен­но скважность импульсов. Как показал опыт, зависимость параметров выходных импульсов от используемых деталей довольно сложная, поэтому подбирать их приходится экспе­риментально в каждом отдельном случае. С номиналами конденсаторов и резистора, указанными на рис. 3, генера­тор вырабатывает колебания, близкие к прямоугольным, частотой около 200 кГц и скважностью около 2.

Сделать форму выходных импульсов генератора пря­моугольной с крутыми фронтами можно (небольшие иска­жения все же останутся), если в цепь положительной обратной связи включить еще цепочку из диода VI и рези­стора R2, как показано на рис. 4. При этом частота выход­ных импульсов по сравнению с предыдущим вариантом ге­нератора уменьшится в 2…4 раза.

Весьма надежно работает генератор с кварцевым резо­натором в цепи положительной обратной связи (рис. 5).

В экспериментах он возбуждался со всеми имеющимися в нашем распоряжении резонаторами — на частоты от 0,1 до 13,5 МГц. Форма выходного сигнала — сильно ограни­ченная с обеих сторон синусоида. В таком генераторе квар­цевый резонатор работает в наиболее стабильном режиме последовательного резонанса (надо, однако, отметить, что встречаются, правда, редко, типы резонаторов, которые не возбуждаются на частоте последовательного резонанса, и с ними генератор, естественно, не получится).

Генератор с кварцевым резонатором позволяет плавно изменять частоту выходного сигнала в небольшом диапа­зоне обычными способами. Проще всего это можно де­лать с помощью подстроечного конденсатора, включенного последовательно с кварцевым резонатором. В качестве ре­зонатора В1 можно применить пьезокерамический фильтр на частоту 465 кГц, используемый для радиовещательных приемников. Включают его двумя любыми выводами (из трех имеющихся), добиваясь частоты генератора, близкой к необходимой. Некоторые из пьезокерамических фильтров можно разобрать и извлечь из них отдельные диски-пьезо-резонаторы, которые также могут работать в описываемом генераторе. Диск можно обточить по окружности и тем самым увеличить его резонансную частоту на несколько десятков килогерц. Стабильность генератора с таким резо­натором меньше, чем с кварцевым, но все же приемлема для использования в спортивной радиоаппаратуре.

Генератор, схема которого приведена на рис. 6, воз­буждается на резонансной частоте последовательного ко­лебательного контура L1C2 — от нескольких герц до не­скольких мегагерц. Добротность контура должна быть не менее 30. На выходе 1 генератора получаются сильно искаженные прямоугольные импульсы со скважностью около 2, на выходе 3 — синусоидальные колебания, напряжение которых сильно зависит от добротности контура и может в несколько раз превышать напряжение питания. Однако нагрузка, подключаемая к выходу 3, шунтирует контур. Поэтому она должна быть высокоомной — сопро­тивлением в сотни килоом. Для согласования с более низ-коомной нагрузкой необходимо использовать эмиттерный повторитель. Если требуется синусоидальное напряжение небольшого значения, то для согласования с нагрузкой можно использовать и трансформаторную связь с выхо­дом 2 с помощью катушки связи L2, число витков в кото­рой должно быть в 10…100 раз меньше, чем в контурной катушке Ы. Частоту сигнала генератора можно регули­ровать изменением емкости конденсатора С2 и индуктив­ности контурной катушки, а также переключением этих элементов.

clip_image010 clip_image012

Рис. 5. Генератор с квар­цевым резонатором .

Рис. 6. Схема генератора с колебательным контуром

По схеме рис. 6 был собран генератор синусоидальных колебаний на частоту 1000 Гц с высокоомным выходом (выход 3 на схеме). Его контурная катушка намотана на ферритовом Ш-образном магнитопроводе от трансформато­ра блокинг-генератора кадровой развертки телевизоров ТБК-Л-2 проводом ПЭВ-2 0,25 (до заполнения каркаса), Параметры конденсаторов указаны на схеме.

Генератор на микросхеме К122УН1 возбуждается даже в том случае, если в цепь положительной обратной связи включить не реактивное сопротивление, а резистор, как по­казано на схеме рис. 7. Происходит это из-за одновремен­ного действия частотонезависимой положительной обратной связи через резистор R1 и частотозависимой отрицательной обратной связи через цепь, образуемую конденсатором С1 и одним из резисторов микросхемы (R3 на рис. 1). Форма выходного сигнала — прямоугольные импульсы, частота и скважность которых сильно зависят от конденсатора С1 и резистора R1. С номиналами этих деталей, указанными на схеме, частота генератора соответствует 1000 Гц.

clip_image014

Рис. 7. Схема генератора с резистором в цепи об­ратной связи

Частота такого генератора обратно пропорциональна емкости конденсатора С1. Изменяя сопротивление резисто­ра R1 примерно от 1 кОм до 5…10 кОм, частоту генератора можно плавно увеличивать не менее чем в 10 раз. При чрезмерно большом сопротивлении резистора R1 генерация срывается из-за уменьшения положительной обратной свя­зи. Если его сопротивление близко к наибольшему крити­ческому, то наблюдается очень сильная зависимость часто­ты сигнала генератора от температуры окружающей среды. Такой генератор может служить неплохим датчиком тем­пературы, сигнал которого можно без дополнительных преобразований передавать по проводам на большие расстоя­ния. При минимальном сопротивлении резистора R1 частота генератора мало зависит от температуры и питающего на­пряжения. Если сопротивление резистора RJ меньше 500…800 Ом, то колебания генератора срываются.

Улучшить форму выходного сигнала рассмотренных здесь вариантов генератора можно с помощью дополнитель­ного каскада на транзисторе, работающем в ключевом режи­ме. Схема возможного варианта такого каскада и его соеди­нения с микросхемой изображена на рис. 8. На выходе кас­када формируются прямоугольные импульсы с крутыми фронтами и плоской вершиной, амплитуда которых почти равна напряжению питания. Их фаза совпадает с фазой импульсов на выводе 11 микросхемы. Такой каскад удобно использовать, например, с кварцованным генератором (см. рис. 5) в электронных часах на микросхемах.

Все описанные здесь генераторы можно питать от лю­бого источника постоянного тока, напряжение которого не должно более чем на 10…20 % превышать указанное в паспорте на микросхему: 6,3 В — для микросхем с буквен­ными индексами А и Б; 12,6 В — с индексами В, Г, Д. Стабилизировать напряжение источника питания нужно только в том случае, если от генератора требуется сигнал с повышенной стабильностью частоты или амплитуды.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты