Генератор синусоидального сигнала – для новичков в радиоделе

May 13, 2014 by admin Комментировать »

В главе об обратной связи мы выяснили, что усилитель при определённых условиях можно превратить в генератор А во  всех предыдущих главах мы часто  использовали генератор для проведения виртуальных экспериментов Не пришло ли время включить паяльник

Можно, конечно, использовать одну из рассмотренных ранее схем для проведения практической работы Но я предлагаю рассмотреть для сборки другие схемы Мы не будем пока собирать сложные генераторы, настанет время, мы к ним вернёмся Для начала соберём простой генератор

Рис 71 Генератор

Чем интересна эта схема Во-первых, в этой схеме почти всё нам знакомо Два каскада усилителей на транзисторах Первый каскад с общим эмиттером, второй с общим коллектором Делитель напряжения R3R4 первого каскада используется для стабилизации рабочей точки Каскады соединены конденсатором C4, чтобы исключить влияние (конденсатор не пропускает постоянный ток) постоянного тока от первого каскада на рабочую точку второго

Во-вторых, первый каскад охвачен параллельной обратной связью, сигнал снимается с коллектора и подаётся на базу транзистора Q1 Как мы выяснили, сигналы на входе и выходе одного каскада усиления находятся в противофазе, то есть, обратная связь будет отрицательной А при любой глубине обратной связи усилитель устойчив Почему не в этом случае

Обратная связь вводится не через резистор, который не влияет на фазу сигнала, а через несколько конденсаторов, при этом каждый следующий использует падение напряжения на резисторе, вызванное током через предыдущий А мы помним, что между током и напряжением на конденсаторе есть сдвиг фаз Рассмотрим фазочастотную характеристику цепи обратной связи

Рис 72 Частотные характеристики цепи обратной связи

Фазовая характеристика цепи на нижнем рисунке показывает, что сдвиг фаз на частоте около 5 кГц достигает 180 градусов Вместе с исходными 180 градусами это означает, что сигнал обратной связи на входе становится синфазным с входным То есть, обратная связь становится положительной Однако усилитель теряет устойчивость раньше, превращаясь в генератор

Для сборки можно использовать транзисторы 2N2222A или КТ315 Если генерация не возникает, то следует подстроить резистор R3 до возникновения устойчивой генерации Удобно настраивать устройство с помощью осциллографа, но, если его нет, можно использовать наушники, настраивая генератор «на слух»

Вернёмся ко второму каскаду устройства Почему применён эмиттерный повторитель В первую очередь выходное сопротивление этого каскада становится ниже, что позволяет подключать испытуемые усилители с не очень большим входным сопротивлением А вход эмиттерного повторителя достаточно высокоомный, чтоб не влиять на сигнал, формируемый  первым каскадом

Посмотрим, как сопротивление второго каскада влияет на сигнал Мы не знаем пока величины входного сопротивления второго каскада, но заменим его резистором, скажем, 10 кОм

Рис 73 Работа первого каскада при нагрузке 10 кОм

А теперь уменьшим это сопротивление нагрузки до 1 кОм

Уменьшение сопротивления нагрузки первого каскада приводит к тому, что генерация полностью отсутствует

Если бы первый каскад усиления был подключён к генератору, то результатом уменьшения нагрузки могло бы стать увеличение нелинейных искажений

Рис 74 Осциллограмма выходного напряжения после замены сопротивления нагрузки Как можно практически оценить входное сопротивление каскада усиления

Мы помним, что напряжение на резистивном делителе делится пропорционально сопротивлению резисторов Если два резистора имеют одинаковое сопротивление, то напряжение на них разделится пополам Используем тот же принцип – добавим между генератором и усилителем резистор Пусть вначале он будет равен 1 Ом Проверим напряжение на выходе усилителя, а

затем подберём резистор так, чтобы напряжение на выходе уменьшилось вдвое Это сопротивление, которое мы подобрали, и будет равно входному сопротивлению усилителя

Рис 75 Измерение входного сопротивления каскада усиления

Правда, для такого измерения нам потребуется генератор Но мы же для того и собираем генератор

Иногда могут возникнуть сомнения такого рода: хорошо, когда мы подключаем внешний источник переменного напряжения, мы вправе рассуждать, будет ли при обратной связи возвращаемый ею сигнал в фазе или в противофазе с входным но в данной схеме Откуда берётся сигнал на выходе транзистора Q1, часть которого мы используем для введения обратной связи

А как всё начинается Мы подключаем питающее напряжение, блок питания или батарейку Сразу после этого через конденсаторы начинает протекать меняющийся ток (мы рассматривали это), он воздействует на транзистор, формируя в его коллекторной цепи напряжение, напряжение меняющееся, то есть, переменное, часть которого и образуют сигнал обратной связи Такие процессы называют переходными

Есть ещё один момент, который стоит обсудить, если у вас нет осциллографа для настройки этого устройства Если нельзя посмотреть сигнал, то его можно послушать К сожалению, сегодня едва ли вы найдёте наушники с большим сопротивлением Но, у вас могут быть наушники от старого плеера, или можно купить самые дешевые, какие найдёте Лучше, если сопротивление их будет не 16 Ом, а 32

Из тех, что в изобилии есть в продаже, встречаются наушники с сопротивлением 16 и 32 Ом Для проверки схем достаточно иметь один наушник, но можно, сняв разъём, соединить наушники последовательно

В итоге можно получить сопротивление 64 Ом Для настройки генератора их можно использовать без дополнительных элементов, если перед включением движок потенциометра сместить в сторону снижения выходного сигнала

Рис 76 Наушники-пробники

При сопротивлении наушников 16 Ом их последовательное соединение даст 32 Ом Этого тоже достаточно для настройки первого генератора синусоидального сигнала, но… соединяя наушники, следует иметь в виду, что их можно соединить и синфазно, и противофазно Прежде чем делать окончательное соединение, следует попробовать оба варианта подключения, выбрав тот, при котором сигнал слышно лучше Чуть позже мы обсудим возможность добавить к наушникам усилитель Но это позже, а сейчас рассмотрим ещё одну разновидность генератора

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

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