Генератор на транзисторе простейшая схема: схема генератора на транзисторе DIY

схема генератора на транзисторе DIY

Радиолюбителям необходимо получать различные радиосигналы. Для этого необходимо наличие нч и вч генератора. Зачастую такой тип приборов называют генератор на транзисторе за его конструктивную особенность.

Работа генератора на транзисторе

Дополнительная информация. Генератор тока – это автоколебательное устройство, созданное и используемое для появления электрической энергии в сети или преобразования одного вида энергии в другой с заданной эффективностью.

Автоколебательные транзисторные приборы

Генератор на транзисторе разделяют на несколько видов:

  • по частотному диапазону выдаваемого сигнала;
  • по типу выдаваемого сигнала;
  • по алгоритму действия.

Частотный диапазон принято подразделять на следующие группы:

  • 30 Гц-300 кГц – низкий диапазон, обозначается нч;
  • 300 кГц-3 МГц – средний диапазон, обозначается сч;
  • 3-300 МГц – высокий диапазон, обозначается вч;
  • более 300 МГц – сверхвысокий диапазон, обозначается свч.

Так подразделяют диапазоны радиолюбители. Для звуковых частот используют промежуток 16 Гц-22 кГц и тоже делят его на низкие, средние и высокие группы. Эти частоты присутствуют в любом бытовом приёмнике звука.

Следующее разделение – по виду выдаваемого сигнала:

  • синусоидальный – происходит выдача сигнала по синусоиде;
  • функциональный – на выходе у сигналов появляется специально заданная форма, например, прямоугольная или треугольная;
  • генератор шума – на выходе наблюдается равномерный диапазон частот; диапазоны могут быть различны, в зависимости от нужд потребителя.

Транзисторные усилители различаются по алгоритму действия:

  • RC – основная область применения – низкий диапазон и звуковые частоты;
  • LC – основная область применения – высокие частоты;
  • Блокинг-генератор – используется для производства сигналов-импульсов с большой скважностью.

Деление частот

Изображение на электрических схемах

Для начала рассмотрим получение синусоидального типа сигнала. Самый известный генератор на транзисторе такого типа – генератор колебаний Колпитца. Это задающий генератор с одной индуктивностью и двумя последовательно соединёнными ёмкостями. С помощью него производится генерация требуемых частот. Оставшиеся элементы обеспечивают требуемый режим работы транзистора на постоянном токе.

Дополнительная информация. Эдвин Генри Колпитц – руководитель отдела инноваций «Вестерн Электрик» в начале прошлого века. Был пионером в разработке усилителей сигнала. Впервые произвёл радиотелефон, позволяющий разговаривать через Атлантику.

Также широко известен задающий генератор колебаний Хартли. Он, как и схема Колпитца, достаточно прост в сборке, однако требуется индуктивность с отводом. В схеме Хартли один конденсатор и две последовательно соединённые катушки индуктивности производят генерацию. Также в схеме присутствует дополнительная ёмкость для получения плюсовой обратной связи.

Схемы генераторов на транзисторах

Основная область применения вышеописанных приборов – средние и высокие частоты. Используют для получения несущих частот, а также для генерации электрических колебаний малой мощности. Принимающие устройства бытовых радиостанций также используют генераторы колебаний.

Все перечисленные области применения не терпят нестабильного приёма. Для этого в схему вводят ещё один элемент – кварцевый резонатор автоколебаний. В этом случае точность высокочастотного генератора становится практически эталонной. Она достигает миллионных долей процента. В принимающих устройствах радиоприёмников для стабилизации приёма применяют исключительно кварц.

Что касается низкочастотных и звуковых генераторов, то здесь есть очень серьёзная проблема. Для увеличения точности настройки требуется увеличение индуктивности. Но увеличение индуктивности ведёт к нарастанию размеров катушки, что сильно сказывается на габаритах приёмника. Поэтому была разработана альтернативная схема генератора Колпитца – генератор низких частот Пирса. В ней индуктивность отсутствует, а на её месте применён кварцевый резонатор автоколебаний. Кроме того, кварцевый резонатор позволяет отсечь верхний предел колебаний.

В такой схеме ёмкость не даёт постоянной составляющей базового смещения транзистора дойти до резонатора. Здесь могут формироваться сигналы до 20-25 МГц, в том числе звуковые.

Производительность всех рассмотренных устройств зависит от резонансных свойств системы, состоящей из емкостей и индуктивностей. Отсюда следует, что частота будет определена заводскими характеристиками конденсаторов и катушек.

Важно! Транзистор – это элемент, произведённый из полупроводника. Имеет три вывода и способен от поданного входного сигнала небольшой величины управлять большим током на выходе. Мощность элементов бывает разная. Используется для усиления и коммутации электрических сигналов.

Дополнительная информация. Презентация первого транзистора была проведена в 1947 г. Его производная – полевой транзистор, появился в 1953г. В 1956г. за изобретение биполярного транзистора была вручена Нобелевская премия в области физики. К 80-м годам прошлого века электронные лампы были полностью вытеснены из радиоэлектроники.

Функциональный транзисторный генератор

Функциональные генераторы на транзисторах автоколебания изобретены для производства методично повторяющихся сигналов-импульсов заданной формы. Форма их задаётся функцией (название всей группы подобных генераторов появилось вследствие этого).

Различают три основных вида импульсов:

  • прямоугольные;
  • треугольные;
  • пилообразные.

Как пример простейшего нч производителя прямоугольных сигналов зачастую приводится мультивибратор. У него самая простая схема для сборки своими руками. Часто с её реализации начинают радио электронщики. Главная особенность – отсутствие строгих требований к номиналам и форме транзисторов. Это происходит из-за того, что скважность в мультивибраторе определяется емкостями и сопротивлениями в электрической цепи транзисторов. Частота на мультивибраторе находится в диапазоне от 1 Гц до нескольких десятков кГц. Высокочастотные колебания здесь организовать невозможно.

Получение пилообразных и треугольных сигналов происходит путём добавления в типовую схему с прямоугольными импульсами на выходе дополнительной цепочки. В зависимости от характеристик этой дополнительной цепочки, прямоугольные импульсы преобразуются в треугольные или пилообразные.

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью. Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников. Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Генераторы импульсов на полевых транзисторах

Главное отличие полевых транзисторов – сопротивление на входе соизмеримо с сопротивлением электронных ламп. Схемы Колпитца и Хартли можно собирать и на полевых транзисторах, только катушки и конденсаторы необходимо подбирать с соответствующими техническими характеристиками. В противном случае генераторы на полевых транзисторах работать не будут.

Цепи, задающие частоту, подчиняются таким же законам. Для производства высокочастотных импульсов лучше приспособлен обычный прибор, собранный с использованием полевых транзисторов. Полевой транзистор не шунтирует индуктивность в схемах, поэтому генераторы вч сигнала работают более стабильно.

Регенераторы

LC-контур у генератора можно заменить путём добавления активного и отрицательного резистора. Это регенеративный путь получения усилителя. Такая схема обладает положительной обратной связью. Благодаря этому происходит компенсация потерь в колебательном контуре. Описанный контур называется регенерированным.

Генератор шума

Главное отличие – равномерная характеристика нч и вч частот в требуемом диапазоне. Это означает, что амплитудная характеристика всех частот этого диапазона не будет отличаться. Используются преимущественно в аппаратуре для измерений и в военной отрасли (особенно самолёто,- и ракетостроении). Кроме того, применяют для восприятия звука человеческим ухом – так называемый «серый» шум.

Простой звуковой генератор своими руками

Рассмотрим простейший пример – ревун. Понадобятся всего четыре элемента: плёночный конденсатор, 2 биполярных транзистора и резистор для подстройки. Нагрузкой будет электромагнитный излучатель. Для питания устройства достаточно простой батарейки на 9В. Работа схемы проста: резистор задаёт смещение на базу транзистора. Через конденсатор происходит обратная связь. Резистор для подстройки изменяет частоту. Нагрузка должна быть с высоким сопротивлением.

Схема звукового генератора

При всём многообразии типов, размеров и форм исполнения рассмотренных элементов мощных транзисторов для сверхвысоких частот до сих пор не придумано. Поэтому генераторы на транзисторах автоколебания применяют в основном для нч и вч диапазонов.

Видео

Схема RC-генератора на одном транзисторе

7 февраля 2020 — Admin

На рисунке изображена схема RC-генератора на одном транзисторе. Этот тип генераторов вырабатывает гармонические колебания (синусоидальный сигнал). Для начинающих полезно разобраться в этой схеме, так как она содержит несколько типовых узлов.

Принцип работы RC-генератора

Для начала вспомним, что генератор — это усилитель с положительной обратной связью. Часть сигнала с выхода усилителя попадает по этой  обратной связи на его вход. Причём в фазе, так что сигнал усиливает сам себя, и усилитель входит в устойчивый режим непрерывной генерации.

В данной схеме, обратная связь осуществляется с помощью трёх RC-цепочек, через которые сигнал попадает с коллектора на базу. Каждая из RC-цепей поворачивает фазу на 60 градусов. Значит, три цепочки повернут суммарно на 180 градусов. Ещё на 180 градусов поворачивает сам транзистор: мы снимаем сигнал с коллектора, а напряжение на коллекторе находится с протифовазе с напряжением на базе: когда на базе оно растёт, на коллекторе падает. Итого, поворот получается на 360 градусов. Причём, такой поворот будет происходить только на одной частоте: она зависит от параметров R и C наших RC-цепочек.

Можно спросить, откуда же берётся начальный сигнал? Дело в том, что в любом транзисторе присутствуют хаотичные небольшие токи шумов, частоты которых охватывают очень большой спектр. После включения схема начинает усиливать только одну из этих частот — ту, на которой «работает» положительная обратная связь. Остальные шумы приходят с коллектора на базу не в фазе и ослабляют сами себя.

RC-генератор на макетной плате

R1 и R2 образуют делитель напряжения, по которому подаётся начальное смещение на базу транзистора. C4 и R6 — это элемент стабилизации работы транзистора по постоянному току. Он как бы осуществляет небольшую отрицательную обратную связь: когда ток через транзистор растёт, напряжение, падающее на R6, увеличивается. А это означает, что разность потенциалов на управляющем переходе база-эмиттер падает, транзистор прикрывается, частично компенсируя увеличение коллекторного тока. Ну а C4 напрямую замыкает на массу переменную составляющую, мимо R6, так как сопротивление конденсатора такой ёмкости переменному току очень мало.

На самом деле, эта схема заработает и без R6-С4, если замкнуть эмиттер непосредственно на массу. Но, в этом случае придётся очень точно подбирать сопротивления делителя R1-R2, а при малейшем изменении напряжения питания или температуры, генерация будет срываться.

Детали и конструкция

При сборке схемы использованы следующие детали:

  • R1 — 20 кОм
  • R2 — 2.2 кОм
  • R3=R4=R5 — 6.8 кОм
  • C1=C2=C3 — 0.1 мкФ
  • R6 — 510 Ом
  • T1 — C1815
  • C4 — 10 мкФ 16 В
  • Напряжение питания — 9 В

Осциллограмма сигнала

Ну а вот небольшое видео работающей схемы

Поделиться в соцсетях:

Простые транзисторные генераторы интересных звуков схемы. Простейший генератор звуковой частоты. RC и LC генераторы синусоидальные

Это очень простой самодельный звуковой генератор для тренировки . Принцип работы конструкции довольно прост: схема устроена так, что при замыкании контакта напряжения, раздается звуковой сигнал.

Схема устройства

Изначально использовалась схема карманной сигнализации, но немного переделав получился отличный звуковой генератор.

Шлейф не нужен — не ставим его. Клеммы для подключения телеграфного ключа соединяются где стоял выключатель (в конструкции выключатель стоит в батарейном отсеке). На транзисторах VT1, VT2 собран мультивибратор. При замыкании ключа (телеграфного) схема замыкается и раздается сигнал (так как шлейф отсутствует). Элементы смонтированы на стеклотекстолите 1-1,5 мм.

Тут использованы транзисторы МП41 (можно МП25, МП42, МП40 или более современные похожей структуры). Резисторы типа MLT. Конденсатор керамический К10.

Динамик использован с платы компьютера, но можно использовать любой другой с сопротивлением 50-200 Ом. Выключатели подойдут абсолютно любые.

Источник питания — гальванический элемент (АА) 1.5 В. Подойдут батареи из двух или трех элементов, так как от этого зависит громкость сигнала.

Частота подбирается с помощью конденсатора. Потребляемый ток: 1-2 мкА (дежурный) и 20 мкА (рабочий).

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) используют для получения незатухающих периодических колебаний электрического тока в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие генераторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7,11.8) через фазосдви-гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбуждения генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 градусов (или кратном ему, т.е. О, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиления, KycMIN. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с положительной обратной связью.

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кроме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для получения положительной обратной связи в генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це-почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы число не превышает двух, трех.

Расчетные формулы и соотношения для определения основных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидальной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинаковыми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це-пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) рабочая частота генератора будет равна 9326 Гц.

Таблица 11.1

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных элементов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтировали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выходное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и несложная практическая схемы генераторов с использованием двойного Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный усилитель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать потенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потенциометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удается перестраивать частоту генерации только в области достаточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсаторов или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазоне ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использованием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен-ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 градусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмиттером, вносит необходимый для возникновения генерации фазовый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45…60). При значительном снижении напряжения питания и неоптимальном выборе элементов для задания режима транзистора по постоянному току генерация сорвется.

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по построению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре-зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изменения напряжения питания.

Так, звуковой генератор (рис. 11.13) работоспособен при изменении напряжения питания в пределах 1…15 В (потребляемый ток 2…60 мА). При этом частота генерации изменяется от 1 кГц (ипит=1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковой индикатор с внешним управлением (рис. 11.14) также работает при 1)пит=1…15 В; включение/выключение генератора производится подачей на его вход логических уровней единицы/нуля, которые также должны быть в пределах 1…15 В.

Звуковой генератор может быть выполнен и по другой схеме (рис. 11.15). Частота его генерации меняется от 740 Гц (ток потребления 1,2 мА, напряжение питания 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА и 15 В). Более стабильна частота генерации при изменении напряжения питания в пределах 3…11 В — она составляет 1,7 кГц± 1%. Фактически этот генератор выполнен уже не на RC-, а на LC-эле-ментах, причем, в качестве индуктивности используется обмотка телефонного капсюля.

Низкочастотный генератор синусоидальных колебаний (рис. 11.16) собран по характерной для LC-генераторов схеме «емкостной трехточки». Отличие заключается в том, что в качестве индуктивности использована катушка телефонного капсюля, а резонансная частота находится в диапазоне звуковых колебаний за счет подбора емкостных элементов схемы.

Другой низкочастотный LC-генератор, выполненный по каскодной схеме, показан на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. В качестве индуктивности можно воспользоваться универсальной или стирающей головками от магнитофонов, обмотками дросселей или трансформаторов.

RC-генератор (рис. 11.18) реализован на полевых транзисторах [Рл 10/96-27]. Подобная схема используется обычно при построении высокостабильных LC-генераторов. Генерация возникает уже при напряжении питания, превышающем 1 В. При изменении напряжения с 2 до 10 6 частота генерации понижается с 1,1 кГц до 660 Гц, а потребляемый ток увеличивается, соответственно, с 4 до 11 мА. Импульсы частотой от единиц Гц до 70 кГц и выше могут быть получены изменением емкости конденсатора С1 (от 150 пФ до 10 мкФ) и сопротивления резистора R2.

Представленные выше звуковые генераторы могут быть использованы в качестве экономичных индикаторов состояния (включено/выключено) узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, в частности, светоизлучающих диодов, для замены или дублирования световой индикации, для аварийной и тревожной индикации и т.д.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Радиолюбителям необходимо получать различные радиосигналы. Для этого необходимо наличие нч и вч генератора. Зачастую такой тип приборов называют генератор на транзисторе за его конструктивную особенность.

Дополнительная информация. Генератор тока – это автоколебательное устройство, созданное и используемое для появления электрической энергии в сети или преобразования одного вида энергии в другой с заданной эффективностью.

Автоколебательные транзисторные приборы

Генератор на транзисторе разделяют на несколько видов:

  • по частотному диапазону выдаваемого сигнала;
  • по типу выдаваемого сигнала;
  • по алгоритму действия.

Частотный диапазон принято подразделять на следующие группы:

  • 30 Гц-300 кГц – низкий диапазон, обозначается нч;
  • 300 кГц-3 МГц – средний диапазон, обозначается сч;
  • 3-300 МГц – высокий диапазон, обозначается вч;
  • более 300 МГц – сверхвысокий диапазон, обозначается свч.

Так подразделяют диапазоны радиолюбители. Для звуковых частот используют промежуток 16 Гц-22 кГц и тоже делят его на низкие, средние и высокие группы. Эти частоты присутствуют в любом бытовом приёмнике звука.

Следующее разделение – по виду выдаваемого сигнала:

  • синусоидальный – происходит выдача сигнала по синусоиде;
  • функциональный – на выходе у сигналов появляется специально заданная форма, например, прямоугольная или треугольная;
  • генератор шума – на выходе наблюдается равномерный диапазон частот; диапазоны могут быть различны, в зависимости от нужд потребителя.

Транзисторные усилители различаются по алгоритму действия:

  • RC – основная область применения – низкий диапазон и звуковые частоты;
  • LC – основная область применения – высокие частоты;
  • Блокинг-генератор – используется для производства сигналов-импульсов с большой скважностью.

Изображение на электрических схемах

Для начала рассмотрим получение синусоидального типа сигнала. Самый известный генератор на транзисторе такого типа – генератор колебаний Колпитца. Это задающий генератор с одной индуктивностью и двумя последовательно соединёнными ёмкостями. С помощью него производится генерация требуемых частот. Оставшиеся элементы обеспечивают требуемый режим работы транзистора на постоянном токе.

Дополнительная информация. Эдвин Генри Колпитц – руководитель отдела инноваций «Вестерн Электрик» в начале прошлого века. Был пионером в разработке усилителей сигнала. Впервые произвёл радиотелефон, позволяющий разговаривать через Атлантику.

Также широко известен задающий генератор колебаний Хартли. Он, как и схема Колпитца, достаточно прост в сборке, однако требуется индуктивность с отводом. В схеме Хартли один конденсатор и две последовательно соединённые катушки индуктивности производят генерацию. Также в схеме присутствует дополнительная ёмкость для получения плюсовой обратной связи.

Основная область применения вышеописанных приборов – средние и высокие частоты. Используют для получения несущих частот, а также для генерации электрических колебаний малой мощности. Принимающие устройства бытовых радиостанций также используют генераторы колебаний.

Все перечисленные области применения не терпят нестабильного приёма. Для этого в схему вводят ещё один элемент – кварцевый резонатор автоколебаний. В этом случае точность высокочастотного генератора становится практически эталонной. Она достигает миллионных долей процента. В принимающих устройствах радиоприёмников для стабилизации приёма применяют исключительно кварц.

Что касается низкочастотных и звуковых генераторов, то здесь есть очень серьёзная проблема. Для увеличения точности настройки требуется увеличение индуктивности. Но увеличение индуктивности ведёт к нарастанию размеров катушки, что сильно сказывается на габаритах приёмника. Поэтому была разработана альтернативная схема генератора Колпитца – генератор низких частот Пирса. В ней индуктивность отсутствует, а на её месте применён кварцевый резонатор автоколебаний. Кроме того, кварцевый резонатор позволяет отсечь верхний предел колебаний.

В такой схеме ёмкость не даёт постоянной составляющей базового смещения транзистора дойти до резонатора. Здесь могут формироваться сигналы до 20-25 МГц, в том числе звуковые.

Производительность всех рассмотренных устройств зависит от резонансных свойств системы, состоящей из емкостей и индуктивностей. Отсюда следует, что частота будет определена заводскими характеристиками конденсаторов и катушек.

Важно! Транзистор – это элемент, произведённый из полупроводника. Имеет три вывода и способен от поданного входного сигнала небольшой величины управлять большим током на выходе. Мощность элементов бывает разная. Используется для усиления и коммутации электрических сигналов.

Дополнительная информация. Презентация первого транзистора была проведена в 1947 г. Его производная – полевой транзистор, появился в 1953г. В 1956г. за изобретение биполярного транзистора была вручена Нобелевская премия в области физики. К 80-м годам прошлого века электронные лампы были полностью вытеснены из радиоэлектроники.

Функциональный транзисторный генератор

Функциональные генераторы на транзисторах автоколебания изобретены для производства методично повторяющихся сигналов-импульсов заданной формы. Форма их задаётся функцией (название всей группы подобных генераторов появилось вследствие этого).

Различают три основных вида импульсов:

  • прямоугольные;
  • треугольные;
  • пилообразные.

Как пример простейшего нч производителя прямоугольных сигналов зачастую приводится мультивибратор. У него самая простая схема для сборки своими руками. Часто с её реализации начинают радио электронщики. Главная особенность – отсутствие строгих требований к номиналам и форме транзисторов. Это происходит из-за того, что скважность в мультивибраторе определяется емкостями и сопротивлениями в электрической цепи транзисторов. Частота на мультивибраторе находится в диапазоне от 1 Гц до нескольких десятков кГц. Высокочастотные колебания здесь организовать невозможно.

Получение пилообразных и треугольных сигналов происходит путём добавления в типовую схему с прямоугольными импульсами на выходе дополнительной цепочки. В зависимости от характеристик этой дополнительной цепочки, прямоугольные импульсы преобразуются в треугольные или пилообразные.

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью. Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников. Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Генераторы импульсов на полевых транзисторах

Главное отличие полевых транзисторов – сопротивление на входе соизмеримо с сопротивлением электронных ламп. Схемы Колпитца и Хартли можно собирать и на полевых транзисторах, только катушки и конденсаторы необходимо подбирать с соответствующими техническими характеристиками. В противном случае генераторы на полевых транзисторах работать не будут.

Цепи, задающие частоту, подчиняются таким же законам. Для производства высокочастотных импульсов лучше приспособлен обычный прибор, собранный с использованием полевых транзисторов. Полевой транзистор не шунтирует индуктивность в схемах, поэтому генераторы вч сигнала работают более стабильно.

Регенераторы

LC-контур у генератора можно заменить путём добавления активного и отрицательного резистора. Это регенеративный путь получения усилителя. Такая схема обладает положительной обратной связью. Благодаря этому происходит компенсация потерь в колебательном контуре. Описанный контур называется регенерированным.

Генератор шума

Главное отличие – равномерная характеристика нч и вч частот в требуемом диапазоне. Это означает, что амплитудная характеристика всех частот этого диапазона не будет отличаться. Используются преимущественно в аппаратуре для измерений и в военной отрасли (особенно самолёто,- и ракетостроении). Кроме того, применяют для восприятия звука человеческим ухом – так называемый «серый» шум.

Простой звуковой генератор своими руками

Рассмотрим простейший пример – ревун. Понадобятся всего четыре элемента: плёночный конденсатор, 2 биполярных транзистора и резистор для подстройки. Нагрузкой будет электромагнитный излучатель. Для питания устройства достаточно простой батарейки на 9В. Работа схемы проста: резистор задаёт смещение на базу транзистора. Через конденсатор происходит обратная связь. Резистор для подстройки изменяет частоту. Нагрузка должна быть с высоким сопротивлением.

При всём многообразии типов, размеров и форм исполнения рассмотренных элементов мощных транзисторов для сверхвысоких частот до сих пор не придумано. Поэтому генераторы на транзисторах автоколебания применяют в основном для нч и вч диапазонов.

Видео

В данной статье описывается простой генератор звуковых частот, проще говоря — пищалка. Схема простая и состоит всего из 5 элементов, если не считать батарейку и кнопку.

Описание схемы:
R1 задает смещение на базу VT1. А с помощью C1 осуществляется обратная связь. Динамик является нагрузкой VT2.

Сборка:
Итак, нам понадобится:
1) Комплементарная пара из 2х транзисторов, то есть один NPN и один PNP. Подойдут практически любые маломощные, например КТ315 и КТ361 . Я использовал то, что было под рукой — BC33740 и BC32740.
2) Конденсатор 10-100нФ, я использовал 47нФ (маркировка 473).
3) Подстроечный резистор около 100-200 кОм
4) Любой маломощный динамик. Можно использовать наушники.
5) Батарейка. Можно практически любую. Пальчиковую, или крону, разница будет только в частоте генерации и мощности.
6) Небольшой кусок фольгированного стеклотекстолита, если планируется делать все на плате.
7) Кнопка или тумблер. Мной была использована кнопка из китайской лазерной указки.

Итак. Все детали собраны. Приступаем к изготовлению платы. Я сделал простенькую плату поверхностного монтажа механическим путем (то есть при помощи резака).

Итак, все готово к сборке.

Сначала монтируем основные компоненты.

Потом впаиваем провода питания, батарейку с кнопкой и динамик.

На видео показана работа схемы от 1.5В батарейки. Подстроечный резистор меняет частоту генерации

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1 Биполярный транзистор

КТ315Б

1 В блокнот
VT2 Биполярный транзистор

КТ361Б

1 В блокнот
C1 Конденсатор 10-100нФ 1 В блокнот
R1 Резистор 1-200 кОм 1

В ремонтной и любительской практике для быстрой проверки исправности высокочастотных, низкочастотных радиотехнических цепей и дли обнаружения неисправностей в телевизорах, радиоприемниках н другой аппаратуре можно использовать следующие приборы.

Генератор-пробник на одном транзисторе предназначен для быстрой проверки каскадов усилителей или радиоприемников. Принципиальная схема генератора-пробника изображена на рис. 1. Он вырабатывает импульсное напряжение с амплитудой, достаточной для проверки предоконечных и входных каскадов усиления низкочастотных конструкций.

Рис. 1. Генератор-пробник на одном транзисторе.

Помимо основной частоты на выходе пробника будет большое количество гармоник, что позволяет пользоваться им и для проверки высокочастотных каскадов — усилителей промежуточной и высокой частоты, гетеродинов, преобразователей.

Генерация возникает за счет сильной положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзистора. Снимаемый с базовой обмотки трансформатора Тр1 сигнал подается через конденсатор С1 на потенциометр R1, регулирующий выходное напряжение пробника.

Трансформатор намотан на небольшом отрезке ферритового стержня. Обмотка I содержит 2000 витков провода ПЭЛ 0,07, а обмотка II — 400 витков провода ПЭЛ 0,1.

Транзистор типа МП39—МП42. Батарея питания — элемент «332» напряжением 1,5 В или малогабаритный аккумулятор.

Пробник собирается в небольшом футляре (рис. 1б). Для подключения к шасси или общему проводу проверяемой конструкции выводится гибкий монтажный провод с зажимом «крокодил» на конце.

В качестве металлического щупа используется медицинская игла от шприца «Рекорд». На торце футляра устанавливается потенциометр, на ручке которого нанесена риска, позволяющая судить о выходном сигнале.

Генератор-пробник на двух транзисторах без трансформатора

Генератор-пробник на двух транзисторах без трансформатора вырабатывает прямоугольные импульсы и позволяет проверять все каскады усилителя или радиоприемника.

Рис. 2. Генератор-пробник на двух транзисторах.

Причем частоту колебаний можно изменять емкостью конденсатора С1: с увеличением емкости частота понижается. А изменение сопротивления резисторов влияет на форму выходных колебаний: с увеличением R2 и уменьшением R3 нетрудно добиться синусоидальных колебаний на выходе и превратить таким образом пробник в звуковой генератор с фиксированной частотой. Транзисторы, батарея питания и внешнее оформление такие же, как и в генераторе-пробнике на одном транзисторе.

Щуп-генератор радиолюбительский предназначен для проверки исправности высокочастотных и низкочастотных радиотехнических цепей бытовой аппаратуры (радиоприемники, телевизоры, магнитофоны). Принципиальная схема щупа изображена на рис. 3.

Представляет собой мультивибратор, собранный на транзисторах Т1, Т2. Снимаемый сигнал прямоугольной формы, частота колебаний порядка 1000 Гц, амплитуда импульсов не менее 0,5 В. Щуп-генератор собран в пластмассовом корпусе, длина щупа вместе с иглой 166 мм, диаметр корпуса 18 мм.

Питание от одного элемента «316» напряжением 1,5 В. Для включения щупа-генератора необходимо нажать кнопку и острием щупа коснуться проверяемого каскада прибора. Каскады рекомендуется проверять последовательно, начиная от входного устройства.

Рис. 3. Щуп-генератор радиолюбительский.

При исправности проверяемого каскада на выходе будет прослушиваться характерный звук (динамик, телефон) или полоса (кинескоп).

При проверке приборов, не имеющих на выходе динамика или кинескопа, индикатором могут служить высокоомные головные телефоны типа ТОН-2. Категорически запрещается проверять цепи с напряжением выше 250 В. При проверке цепей касаться руками корпуса проверяемого прибора запрещается.

Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в ТВ

Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в телевизорах, радиоприемниках и другой бытовой радиоаппаратуре посредством прослушивания звука в динамике проверяемого устройства, наблюдения изображения на экране телевизора или подключения на выход проверяемого устройства другого индикатора (вольтметр, головные телефоны, осциллограф и т. п.).

Прибор позволяет проверять в телевизорах: сквозной канал, канал изображения, канал звука, цепи синхронизации, линейность кадровой развертки; в радиоприемниках: сквозной тракт, канал УПЧ, детектора и УНЧ.

Прибор представляет собой генератор сигнала сложной формы. Низкочастотная составляющая сигнала имеет частоту повторения 200— 850 Гц. Высокочастотная составляющая имеет частоту 5—7 МГц. Указанный сигнал позволяет получать 2—20 горизонтальных полос на экране телевизора и звук в динамике.

Рис. 4. Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в телевизорах.

Напряжение сигнала на выходе прибора регулируется потенциометром. Прибор питается от батареи «Крона-ВЦ». Потребляемый ток не более 3 мА.

Габаритные размеры прибора без гибкого вывода не более 245 X X 35 X 28 мм. Длина гибкого вывода не менее 500 мм. Масса прибора не более 150 г.

Электрическая схема прибора изображена иа рис. 4, а. Генератор с прерывистым возбуждением выполнен на транзисторе Т1 по схеме с общей базой.

Прерывистое возбуждение генератора обеспечивает наличие в цепи эмиттера цепочки R3, С4. Сигнал на эмиттере транзистора 77 складывается из прерывистого высокочастотного напряжения и напряжения заряда и разряда конденсатора С4.

На транзисторе Т2 выполнен эмиттерный повторитель, служащий для повышения стабильности работы генератора и уменьшения входного сопротивления прибора. Регулировка выходного уровня сигнала производится с помощью потенциометра R5.

Корпус прибора выполнен в виде двух разъемных крышек, изготовленных из ударопрочного полистирола (рис. 4,6). Крышки соединяются с помощью винта и наконечника, который также используется для подключения прибора к проверяемому устройству. В корпусе размещается плата прибора и батарея питания «Крона-ВЦ». К шасси проверяемого устройства прибор подключается зажимом типа «крокодил».

Для определения неисправности усилительных трактов схему проверяют покаскадно, начиная с конца проверяемого тракта. Для этого на вход каскада подают сигнал касанием наконечника прибора, при этом отсутствие сигнала на индикаторе (экран телевизора, динамик, вольтметр, осциллограф, головные телефоны и т. д.) будет свидетельствовать о неисправности каскада.

Для определения нелинейности изображения по вертикали необходимо: получить изображение горизонтальных полос; измерить минимальное и максимальное расстояние между двумя соседними полосами; определить нелинейность по вертикали по формуле:

где Н — нелийность, %; Iмакс — максимальное расстояние между полосами; Iмнннм — минимальное расстояние между полосами. Об устойчивости синхронизации изображения судят по устойчивости горизонтальных полос на экране телевизора.

Следует иметь в виду, что прибор рассчитан на подключение к точкам электрических схем, напряжение которых не превышает 250 В относительно корпуса. Под напряжением понимается сумма постоянного и импульсного напряжений, действующих в схеме.

Генератор пилообразного напряжения.Часть 2.Стабилизаторы тока

Всем доброго времени суток. В предыдущей статье я описывал простейший генератор пилообразного напряжения и приводил его расчет. Данная статья продолжает первую часть, сегодня вы узнаете, как улучшить параметры генераторов и какие для этого применяются схемы.

Как известно из предыдущей статьи основными параметрами для оценки качества генератора пилообразного напряжения являются коэффициент нелинейности и коэффициент использования напряжения питания. Первый коэффициент характеризует нестабильность тока, который заряжает конденсатор, поэтому для обеспечения коэффициента нелинейности ξ интегрирующие цепи наиболее линейный заряд конденсатора происходит в начальный период времени (примерно первые 10 % от времени заряда). Поэтому для лучшей линейности в простейших генераторах пилообразного напряжения с зарядным (или разрядным) резистором приходится использовать напряжение питания в несколько десятков раз выше, чем амплитуда выходного импульса.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Простой стабилизатор тока

Стабилизатор тока (источник тока, генератор тока) называется устройство, которое автоматически поддерживает заданный ток в нагрузке под действием дестабилизирующих факторов. В качестве основного элемента в генераторе тока в большинстве случаев используется биполярный транзистор. В простейшем случае схема представляет собой однокаскадный усилитель, который показан ниже



Простейшая схема стабилизатора тока.

Работает схема следующим образом. Делитель напряжения R1R2 создаёт на базе транзистора VT1 напряжение UB, которое может быть представлено, как сумма напряжений UBE (напряжение на переходе база-эмиттер) и UE – напряжение на эмиттере VT1, тогда

[math]U_{E} = U_{B} — U_{BE}[/math]

При этом напряжение на базе выбирается в пределах UB ≈ (0,3…0,5)* EПИТ

А ток эмиттера будет равен

[math]I_{E} = \frac{U_{E}}{R3} = \frac{U_{B} — U_{BE}}{R3}[/math]

Так как ток коллектора транзистора практически такой же, как и ток эмиттера, то, если ток эмиттера поддерживать постоянным, то ток коллектора также будет постоянным, несмотря на изменение напряжения на коллекторе. Данная схема является основой для различных источников постоянного тока. При расчёте данной схемы необходимо, чтобы ток делителя R1R2 был в 5…10 раз больше, чем базовый ток транзистора, то есть

[math]I_{R1R2} \ge (5…10)*I_{B} = \frac{(5..10)*I_{E}}{1 + h_{21e}}[/math]

Данная схема достаточно эффективна во многих случаях, но иногда возникают проблемы в связи с нестабильностью источника питания и по этой причине возможно изменение напряжения на базе транзистора UB, как следствие и тока эмиттера IE.

Расчёт простого стабилизатора тока

Необходимо рассчитать источник тока, обеспечивающий IС = 10 мА, напряжение источника питания ЕПИТ = 10 В.

  1. Выберем транзистор типа КТ315 со следующими параметрами: UCEmax = 30 В, ICmax = 100 mA, ICBO = 1 mkA, fh31e = 250 МГц, h21e = 20…90 (примем h21e = 50).
  2. Рассчитаем сопротивление эмиттера R3 [math]R3 = \frac{U_{E}}{I_{E}} = \frac{U_{B} — U_{BE}}{I_{E}}[/math]

    где UBE = 0,6 – 0,8 B,

    [math]U_{B}=(0,3…0,5)*E_{PIT} = (0,3…0,5)*10 = 3…5 B[/math]

    Примем UB = 3 В, тогда

    [math]R3 = \frac{3 — 0,7}{0,01} = 230 Om[/math]
  3. Расчитаем сопротивление резисторов R1 и R2. [math]I_{R1R2} \ge (5…10)*I_{B} = \frac{(5..10)*I_{E}}{1 + h_{21e}} = \frac{(5..10)*0,01}{1 + 50} \approx 0,98…1,96 mA[/math]

    Примем IR1R2 = 1 мА

    [math]R1 + R2 = \frac{E_{PIT}}{I_{R1R2}} = \frac{10}{0,001} = 10 kOm[/math]
    [math]\frac{R2}{R1 + R2} = \frac{U_{B}}{E_{PIT}} = \frac{3}{10} = 0,3[/math]
    [math]R2 = 10 * 0,3 = 3 kOm[/math]
    [math]R1 = 10 — 3 = 7 kOm[/math]

    Примем R1 = 6,8 кОм, R2 = 3,3 кОм

Стабилизатор тока с диодным смещением

Как указывалось выше простой стабилизатор тока вследствие нестабильности напряжения питания, может иметь невысокую стабильность тока коллектора, кроме того через делитель напряжения R1R2 протекает достаточно большой ток, что приводит к потере мощности. Поэтому для уменьшения влияния этих факторов применяется диодная стабилизация (или диодное смещение) напряжения на базе. Схема, иллюстрирующая диодное смещение приведена ниже



Стабилизатор тока с диодным смещением.

Работает данная схема, как и предыдущая, но с учётом того, что напряжение на базе транзистора VT1 создается стабилитроном. Расчёт данной схемы выполняется также как и предыдущей, только с учётом параметров стабилитрона, то есть напряжения стабилизации UНОМ и ток стабилизации ICT. При выборе стабилитрона источника тока необходимо руководствоваться следующими ограничениями

  • максимальное напряжение стабилизации стабилитрона
    [math]U_{ST} \le \/E_{PIT} — I * R_{HMAX}[/math]
    где EPIT – напряжение питания источника тока,
    I – расчётный ток источника тока
    RНmax – максимальное сопротивление коллекторной нагрузки.
  • минимальное напряжение стабилизации не должно быть меньше, чем напряжение насыщение база-эмиттер [math]U_{ST} \ge \/U_{BE}[/math]

В данной схеме по возможности необходимо использовать стабилитроны с небольшим значением напряжения стабилизации, потому что при напряжении стабилизации стабилитрона(UСТ.НОМ) близком к Ust уменьшается значение сопротивления резистора R1, что в свою очередь приводит к увеличению потребляемой мощности этим резистором.

Расчёт стабилизатора тока с диодным смещением

Необходимо рассчитать источник тока, обеспечивающий IС = 10 мА на нагрузке Rн = 150 Ом, напряжение источника питания ЕПИТ = 10 В.

  1. Выберем транзистор типа КТ315 со следующими параметрами: UCEmax = 30 В, ICmax = 100 mA, ICBO = 1 mkA, fh31e = 250 МГц, h21e = 20…90 (примем h21e = 50).
  2. Выберем стабилитрон [math]U_{ST} \le \/E_{PIT} — I * R_{HMAX} = 10 — 0,01 * 150 = 10 — 1,5 = 8,5 B[/math]
    [math]U_{ST} \ge \/U_{BE}[/math]

    Выберем стабилитрон типа КС139Г со следующими параметрами Uст.ном. = 3,9 В, Iст.ном. = 5 мА.

  3. Рассчитаем сопротивление резистора R1
    [math]R1 = \frac{E_{PIT} — U_{CT.HOM}}{I_{CT.HOM}}[/math]

    Примем R1 = 1,2 кОм

  4. Рассчитаем сопротивление резистора R2
    [math]R2 = \frac{U_{E}}{I_{E}} = \frac{U_{ST} — U_{BE}}{I_{E}} = \frac{3,9 — 0,7}{0,01} = 320 Om[/math]

    Выберем R2 = 330 Ом

Токовое зеркало (отражатель тока)

Как указывалось выше, уменьшение напряжения стабилизации стабилитрона приводит к уменьшению потребляемого тока. Как известно минимальное напряжение на базе транзистора для его работы в качестве усилителя составляет UBE = 0,7 В – падение напряжения на p-n переходе база-эмиттер. Чтобы обеспечить такое напряжение достаточно между базой и эмиттером транзистора включить обычный диод, но лучше всего использовать транзистор с закороченным коллекторным переходом, причём необходимо стараться подобрать пару транзисторов с очень близкими параметрами (h21e, ICBO и т.д.). Такая схема, показанная ниже, называется токовым зеркалом или отражателем тока



Схема токового зеркала (отражатель тока)

Рассмотрим работу схемы, основными элементами которой являются резистор R1 и транзисторы VT1 и VT2. Коллектор и база транзистора VT1 соединены, и поэтому данный транзистор выполняет роль диода. Коллекторный ток VT1 ограничен резистором R1, а как известно напряжение UBE и ток эмиттера IE транзистора связывает логарифмическая зависимость

[math]U_{BE} = U_{T} *ln (\frac{I_{E}}{I_{EO}})[/math]
[math]I_{E} \approx \/I_{C}[/math]

где UT – напряжение на p-n переходе зависящее от температуры,
IEO – обратный ток насыщения эмиттера.

Таким образом, если транзисторы VT1 и VT2 имеют одинаковые параметры, то падение напряжение UBE транзистора VT1 вызовет такое же падение напряжения UBE транзистора VT2, а следовательно и коллекторный ток транзистора VT2 будет примерно равным коллекторному току транзистора VT1. Таким образом, коллекторный ток VT2 с большой степенью точности задаётся («программируется») коллекторным током VT1.

[math]I_{CVT2} \approx \/I_{CVT1} = \frac{E_{PIT} — U_{BE}}{R1}[/math]

Генератор пилообразного напряжения со стабилизатором тока

От схем стабилизаторов тока пора перейти к применению стабилизаторов в генераторах пилообразного напряжения. Тут всё достаточно просто, необходимо вместо зарядного (разрядного) резистора вставить в схему стабилизатор тока. Для примера возьмём стабилизатор тока с диодным смещением и добавим его в схему простого генератора пилообразного напряжения. Получившаяся схема изображена ниже



Схема генератора пилообразного (линейно растущего) напряжения со стабилизатором тока.

Данная схема состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, стабилитроне VD1 и резисторах R1, R2, а также разрядного транзистора VT2 и конденсатора C1.
Схемы генераторов пилообразного напряжения позволяют получить коэффициент нелинейности ξ ≤ 10 %, а коэффициент использования напряжения ε ≈ 0,9. Как же работает такая схема? Как известно VT1. То есть дифференциальное сопротивление коллектора будет очень высоким

[math]r_{K} = \frac{\DELTA \/U_{BC}}{\DELTA \/I_{C}}[/math]

в случае стабилизатора тока rK ≈ 0,5…1 МОм.

После подачи питания Епит в схему, конденсатор C1 начинает заряжаться постоянным током IС ≈ IE = const, которой обеспечивается стабильным напряжением UST за счёт стабилитрона VD1

[math]I_{C} \approx \/I_{E} = \frac {U_{ST} — U_{BE}}{R2}[/math]

Таким образом, конденсатор зарядится до напряжения

[math]U_{0} = U_{BbIX} = E_{PIT} — R2 * I_{C}[/math]

которое будет являться выходным напряжением данной схемы генератора. После того как на вход схемы (базовый вывод VT2) приходит положительный импульс (UBX > UBbIX) транзистор VT2 насыщается и конденсатор C1 разряжается

Амплитуду выходного напряжения можно определить по следующей формуле

[math]U_{m} = \frac {I_{C} T_{P}}{C1} = \frac{h_{21b} E_{R2} T_{P}}{R2 C1} \approx \frac {E_{R2} T_{P}}{R2 C1}[/math]

Коэффициент нелинейности будет равен

[math]\xi = \frac{T_{p}}{r_{K} C1}[/math]

Таким образом, исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что данный генератор при работе на высокоомную нагрузку обеспечивает небольшой коэффициент нелинейности и большой коэффициент использования напряжения, который растёт с уменьшением напряжения стабилизации стабилитрона, а также обеспечивает большой диапазон длительности рабочего хода и небольшое время обратного хода.

Одним из недостатков данного типа генератора является то, что необходимо иметь запускающий импульс со значительным уровнем напряжения (UBX > UBbIX), а также транзисторы с разными типами проводимости.

В отличии от генератора линейно растущего напряжения, генератор линейно падающего напряжения можно собрать на транзисторах одного типа проводимости, что иногда имеет некоторое преимущество.



Генератор пилообразного (линейно падающего) напряжения со стабилизатором тока.

Расчёт номиналов элементов данной схемы ведётся идентично генератору линейно растущего напряжения.

Расчёт генератора пилообразного напряжения с токовым стабилизирующим элементом

Рассчитать параметры элементов схемы генератора пилообразного напряжения со стабилизатором тока, который обеспечивает следующие характеристики выходного сигнала: длительность рабочего хода ТР = 500 мкс, амплитуда выходного напряжения Um = 5 В, напряжение питания схемы EK = 10 В коэффициент нелинейности ξ = 1 %.

  1. Определим ёмкость конденсатора С [math]C = \frac{T_{P}}{r_{K} \xi}[/math]

    где rK – дифференциальное сопротивление коллекторного перехода, rK = ΔUCB/ΔIC.{-9}}{0,0005} = 0,51 mA[/math]

  2. Выберем и рассчитаем стабилизатор тока:
    • Выберем транзистор типа КТ315 со следующими параметрами: UCEmax = 30 В, ICmax = 100 mA, ICBO = 1 mkA, fh31e = 250 МГц, h21e = 20…90 (примем h21e = 50).
    • Выберем стабилитрон
      [math]U_{ST} = E_{K} — U_{m} = 10 — 5 = 5 B[/math]
      [math]U_{ST} \ge \/U_{BE} = 0,7 B[/math]

      Выберем стабилитрон типа КС147 со следующими параметрами Uст.ном. = 4,7 В, Iст.ном. = 5 мА.

    • Рассчитаем сопротивление резистора R1
      [math]R3 = \frac{E_{K} — U_{CT.HOM}}{I_{CT.HOM}} = \frac{10 — 4,7}{0,005} = 1060 Om[/math]

      Примем R1 = 1 кОм

    • Рассчитаем сопротивление резистора R2
      [math]R2 = \frac{U_{CT.HOM} — U_{BE}}{I_{E}} = \frac{4,7 — 0,7}{0,00051} \approx 7843 Om[/math]

      Выберем R2 = 8,2 кОм

Генераторы прямоугольных импульсов на лавинном транзисторе

радиоликбез

 

Генераторы прямоугольных импульсов на лавинных транзисторах перекрывают диапазон длительностей от единиц и долей наносекунды до единиц и десятков секунд, в связи с этим они характеризуются разнообразием как методов формирования прямоугольной формы импульсов, так и схемной реализацией. 

B микросекундном диапазоне длительностей при временах нарастания импульсов порядка десятков наносекунд простыми и удобными являются генераторы, построенные на основе мультивибраторных схем. Их достоинством является хорошая форма вершины импульсов и широкий диапазон плавной и грубой регулировки длительности импульсов.

Рис. 5.23. Многофункциональная импульсная схема на одном лавинном транзисторе.

Простейшими являются схемы, выполненные на одном лавинном транзисторе (рис. 5.23). Такие схемы формируют импульсы с амплитудой до 20—25 В. При емкости нагрузки Сн≈100 пФ, время нарастания импульсов составляет ≈ 0,3 мкс, а длительность среза — менее 0,1 мкс. Большое время нарастания переднего фронта объясняется тем, что он формируется при запирании лавинного транзистора. При этом рост выходного напряжения происходит с относительно большой постоянной времени RsCн.

С конденсатора С1 можно снимать импульсы пилообразной формы. При изменении С1 длительность импульсов можно менять от долей микросекунды до единиц и более секунд. Плавно до 50 раз длительность импульсов изменяется при изменении напряжения Е2 или сопротивления R5.

Значительно меньшее время нарастания импульсов (не более 30 нс) имеет ждущий мультивибратор (рис. 5.24) . Передний фронт импульса формируется при включении лавинного транзистора Т1, а задний — при включении транзистора Т2. Амплитуда генерируемых импульсов ≈ 3В, а длительность (при С2=510 пФ) около 6 мкс. При изменении С2 можно получить широкий диапазон изменения длительности от долей микросекунды до тысяч миллисекунд и выше. Ценным свойством описанных схем является малое время восстановления, которое может быть меньше длительности генерируемых импульсов.

 

Рис. 5.24. Схема генератора прямоугольных импульсов на базе ждущего мультивибратора.

Генераторы прямоугольных импульсов с хронирующими RС цепями имеют сравнительно низкую стабильность длительности импульсов, так как последняя зависит от параметров транзисторов и напряжения питания. Высокую стабильность длительности импульсов имеют генераторы с накопительной линией. Такие генераторы перекрывают диапазон длительностей от долей наносекунды до десятков микросекунд. При большей длительности импульсов габариты линий заметно возрастают и их применение становится нежелательным.

Рис. 5.25. Схема генератора прямоугольных импульсов с накопительной линией.

Типичная схема генератора прямоугольных импульсов с накопительной линией, выполненая на специальном транзисторе ГТ338Б, показана на рис. 5.25.

Для получения импульсов обратной полярности нагрузку можно включить в цепь эмиттера. В табл. 5.3 приведены параметры ряда генераторов, выполненных на транзисторах различного типа.

При использовании коаксиальных линий с малым волновым сопротивлением Rл генераторы с накопительной линией можно использовать для формирования мощных импульсов тока прямоугольной формы. Для увеличения мощности включаются параллельно несколько генераторов (рис. 5.26). Генератор на нагрузке Rн≈10 Ом формирует импульсы с амплитудой 60 В и временем нарастания и спада менее 1 Нс. Длительность импульсов получена порядка 4 и 20 нс (зависит от применяемой линии). Особенностью схемы является включение развязывающих дополнительных линий задержки ЛЗ в цепи запуска и в выходные цепи, что обеспечивает устранение взаимного влияния лавинных транзисторов в момент запуска. Импульс на нагрузке появляется после того, как регенеративный процесс включения всех транзисторов успевает устойчиво развиваться.

Таблица 5.3

Для увеличения амплитуды импульсов по напряжению можно использовать последовательное включение лавинных транзисторов.

Рис. 5.26. Схема генератора мощных прямоугольных импульсов тока.

Смотрите также:

Генераторы нано- и пикосекундных импульсов с запуском мощных полевых транзисторов от лавинного транзистора
Генераторы

 


Простой генератор ВЧ сигнала со стабилизацией амплитуды

Схема из справочника Б.И. Горшкова «Радиоэлектронные устройства», 1984 г.
Исправляем ошибки прошлых лет в текущем периоде.

«Эх, напрасно я поверил. Эх, зазря доверился!» – приблизительно так пожаловался на горькую долю некий Саша К. в послании, поступившем мне на почту.
«Эх, напрасно ноги брила. Эх, зазря в паху скребла! А что, собственно, с вами случилось, Александр?» – вежливо поинтересовался я, несколько опасаясь длинного и нудного ответного текста.
Ан нет, напрасно опасался и зазря беспокоился: всё оказалось довольно просто и прозаично – у Саши К. банально не заработал генератор из умного справочника.
На самом деле, справочник Б. И. Горшкова, обозначенный в заголовке – это весьма познавательная и интересная книга, содержащая массу полезных схемотехнических решений, и которую однозначно можно рекомендовать к прочтению. А вот всякого рода грубые ошибки, которые, как правило, всегда присутствовали и присутствуют в нашей технической литературе – это да, нежданчик весьма неприятный и требующий постоянной готовности быть начеку.
Однако, давайте всё ж таки припадём к схеме и описанию генератора, приведённого в справочнике Горшкова:

Генератор ВЧ сигнала со стабилизацией амплитуды

Генератор собран на транзисторах VT1 и VT2. Частотозадающим звеном является контур L1C1. При L1=50 мкГн, С1=5 мкФ частота равна 10 кГц; при L1=100 мГн, С1=50 пФ — 700 кГц; при L1=50 мкГн, С1=50 пФ — 3,2 МГц.

Рис.1. Схема ВЧ генератора со стабилизацией амплитуды

Когда в контуре отсутствуют колебания, к транзисторам VT1 и VT2, приложено максимальное питающее напряжение. В этом режиме транзисторы обладают наибольшим усилением. По мере увеличения амплитуды гармонического сигнала на выходе детектора на диодах VD1, VD2 на конденсаторе С4 увеличивается постоянная составляющая, пропорциональная амплитуде. Этим напряжением открывается транзистор VT4 и на его коллекторе напряжение уменьшается. Поэтому уменьшается и напряжение питания транзисторов VT1 и VT2, а это вызывает уменьшение амплитуды гармонического сигнала генератора. В результате устанавливается определённая амплитуда сигнала.

По сравнению с генератором без петли ОС частота сигнала здесь может быть больше в 10 раз.

Ну и как бы всё. Схема хорошая и простая! Барьерный режим включения транзисторов позволяет устройству работать в режиме малых токов, при этом крайне стабильно и в широчайшем диапазоне генерируемых частот.
Так, что же могло так пригорюнить Сашу К.?

А тут всё достаточно самоочевидно и если пораскинуть мозгами, то лежит на самой поверхности:

1. Указанные на схеме транзисторы КТ201, КТ203 с граничной частотой усиления тока – 5МГц никогда нормально не заработают на ВЧ диапазонах.
Самое оно для ВЧ генератора – это КТ363, КТ368, либо, на худой конец, КТ3102, КТ3107, или КТ315, КТ361. Кстати, надо держать на примете, что далеко не каждый импортный (даже высокочастотный) транзистор захочет нормально загенерить, находясь в барьерном режиме.

2. С номиналами резисторов делителя R3, R6 – вообще полный кирдык. Такой делитель, во-первых, своим низким сопротивлением физически уничтожит добротность любого колебательного контура, а, во-вторых, введёт транзистор VT3 в режим глубокого насыщения. Возможно, конечно, номинал у R6 подразумевался равным 2,2М. Однако я бы посоветовал следующие действия: резистор R3 устранить как класс, а R6 подобрать, исходя из напряжения на коллекторе VT3   ~ Еп/2.
Само собой разумеется, что напряжение питания нашего генератора (как и любого другого) должно быть стабилизированным!

 

Как работает мультивибратор на транзисторах. Мультивибраторы на транзисторах. Работа схемы мультивибратора

Мультивибратор это самый простой генератор импульсов, работающий в режиме автогенерации колебаний то есть при подачи напряжения на схему сам начинает генерировать импульсы.

Простейшая схема представлена на рисунке ниже:



мультивибратор схема на транзисторах

Причем емкости конденсаторов C1, C2 всегда подбираются максимально одинаковыми, а номинал базовых сопротивления R2, R3 должен быть выше чем коллекторные. Это важное условие для правильной работы МВ

Как же все таки работает мультивибратор на транзисторах, итак: при включении питания начинают заряжаться емкости C1, C2.

Первый конденсатор по цепочки R1- C1- переход БЭ второго корпус.

Вторая емкость зарядится по цепи R4 — C2 — переход БЭ первого транзистора — корпус.

Так как на транзисторах имеется базовый ток, то они почти открываются. Но так как двух одинаковых транзисторов не бывает, какой то из них откроется чуть раньше своего коллеги.

Предположим, у нас раньше откроется первый транзистор. Открывшись он разрядит емкость С1. Причем разряжаться она будет в обратной полярности, закрывая второй транзистор. Но первый находиться в открытом состоянии только на момент, пока конденсатор С2 не зарядится до уровня напряжения питания. По окончании процесса зарядки С2, Q1 запирается.

Но к этому времени С1 почти разряжен. А это значит, что через него потечет ток, открывающий второй транзистор, который, разрядит емкость С2 и будет оставаться в открытом состоянии до повторной зарядки первого конденсатора. И так из цикла в цикл, пока не отключим питание от схемы.

Как легко заметить время переключения здесь определяется номиналом емкости конденсаторов. Кстати и сопротивление базовых сопротивлений R1, R3 здесь тоже вносит определенный фактор.

Вернемся в первоначальное состояние, когда первый транзистор у нас открыт. В этот момент емкость С1 у нас уже не только успеет разрядится, но и начнет заряжаться в обратной полярности по цепи R2- С1- коллектор-эммитер открытого Q1.

Но сопротивление у R2 достаточно большое и C1 не успевает зарядиться до уровня источника питания, но зато при запирании Q1 она разрядится через базовую цепочку Q2, помогая ему скорее открыться. Это же сопротивление увеличивает и время зарядки первого конденсатора C1. А вот коллекторные сопротивления R1, R4 являются нагрузкой и на частоту генерации импульсов особого влияния не оказывают.

В качестве практического ознакомления предлагаю собрать , в той же статье рассмотрена и конструкция на трех транзисторах.



мультивибратор схема на транзисторах в конструкции новогодней мигалки

Разберемся с работой несимметричного мультивибратора на двух транзисторах на примере простой схемы радиолюбительской самоделки издающей звук подскакивающего металлического шарика. Работает схема следующим образом: по мере разряда емкости С1 громкость ударов снижается. От номинала С1 зависит общая продолжительность звучания, а конденсатор С2 задает длительность пауз. Транзисторы могут быть абсолютно любые p-n-p типа.

Существуют два типа мультивибраторов отечественного микро исполнения — автоколебательные (ГГ) и ждущие (АГ).

Автоколебательные генерируют периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы. Их длительность и период следования задаются параметрами внешних элементов сопротивлений и емкостей или уровнем управляющего напряжения.

Отечественными микросхемами автоколебательных МВ, например являются 530ГГ1, К531ГГ1, КМ555ГГ2 более подробную информацию по ним и многим другим вы найдете в , например Якубовский С. В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы или ИМС и их зарубежные аналоги. Справочник в 12 томах под редакцией Нефедова

Для ждущих МВ длительность генерируемого импульса также задается характеристиками навесных радиокомпонентов, а период следования импульсов задается периодом следования импульсов запуска, поступающих на отдельный вход.

Примеры: К155АГ1 содержит один ждущий мультивибратор, формирующий одиночные импульсы прямоугольной формы с хорошей стабильностью длительности; 133АГ3, К155АГ3, 533АГ3, КМ555АГ3, КР1533АГ3 содержит два ждущих МВ, формирующих одиночные импульсы напряжения прямоугольной формы с хорошей стабильностью; 533АГ4, КМ555АГ4 два ждущих МВ, формирующих одиночные импульсы напряжения прямоугольной формы.

Очень часто в радиолюбительской практике предпочитают не специализированные микросхемы, а собирают его на логических элементах.

Самая простая схема мультивибратора на логических элементах И-НЕ показана на рисунке ниже. Она имеет два состояния: в одном состоянии DD1.1 заперт, а DD1.2 открыт, в другом — все обстоит противоположным образом.

Например, если DD1.1 закрыт, DD1.2 открыт, тогда емкость С2 заряжается выходным током DD1.1, идущим через сопротивление R2. Напряжение на входе DD1.2 положительно. Оно поддерживает DD1.2 в открытом состоянии. По мере заряда емкости С2 снижается ток заряда и падает напряжение на R2. В момент достижения порогового уровня начинает запираться DD1.2 и возрастать его потенциал на выходе. Рост этого напряжения передается через С1 на выход DD1.1, последний окрывается, и развивается обратный процесс, завершающийся полным запиранием DD1.2 и отпиранием DD1.1 — переходом устройства во второе неустойчивое состояние. Теперь будет заряжаться С1 через R1 и выходное сопротивление компонента микросхемы DD1.2, а С2 — через DD1.1. Таким образом наблюдаем типовой автоколебательный процесс.

Еще одна из простых схем, которую можно собрать на логических элементах это генератор импульсов прямоугольной формы. Причем такой генератор будет работать в режиме автогенерации, аналогично транзисторному. На рисунке ниже представлен генератор, построенного на одной логической цифровой отесественной микросборке К155ЛА3


мультивибратор схема на К155ЛА3

Практический пример такой реализации можно посмотреть на странице электроники в конструкции вызывного устройства.

Рассмотрен практический пример реализации работы ждущего МВ на триггере в конструкции оптического выключателя освещения на ИК лучах.

Для генерирования прямоугольных импульсов с частотой свыше можно использовать схемы, работающие по тому же принципу, что и схема на рис. 18.32. Как показано на рис. 18.40, в качестве компаратора в таких схемах используют простейший дифференциальный усилитель.

Положительная обратная связь в схеме триггера Шмитта обеспечивается непосредственным соединением выхода усилителя с его -входом, т. е. сопротивление резистора в делителе напряжения выбирают равным нулю. Согласно формуле (18.16), в такой схеме должен был получиться бесконечно большой период колебаний, однако это не совсем так. При выводе этого уравнения предполагалось, что усилитель, используемый в качестве компаратора, имеет бесконечно большой коэффициент усиления, т.е. что процесс переключения схемы происходит при разности входных напряжений, равной нулю. В этом случае порог переключения схемы будет равен выходному напряжению, и напряжение на конденсаторе С достигнет этой величины только за очень большое время.

Рис. 18.40 Мультивибратор на базе дифференциального усилителя.

Схема дифференциального усилителя, на базе которой выполнен генератор на рис. 18.40, имеет довольно низкий коэффициент усиления. По этой причине схема переключится еще до того, как разность входных сигналов усилителя станет равной нулю. Если, например, такую схему реализовать, как показано на рис. 18.41, на базе линейного усилителя, изготовленного по ЭСЛ-технологии (например, на базе интегральной микросхемы то разность входных сигналов, при которой происходит переключение схемы, составит около При амплитуде выходного напряжения около типичной для схем, выполненных на базе ЭСЛ-технологии, период импульсов генерируемого сигнала равен

Рассмотренная схема позволяет генерировать импульсное напряжение с частотой до

Аналогичный генератор может быть также выполнен на основе ТТЛ-схем. Для этих целей подходит готовая микросхема-триггер Шмитта (например, 7414 или 74132), так как она уже имеет внутреннюю положительную обратную связь. Соответствующее включение такой микросхемы показано на рис. 18.42. Так как через резистор триггера Шмитта должен протекать входной ток ТТЛ-элемента, то его сопротивление не должно превышать 470 Ом. Это необходимо для уверенного переключения схемы на нижнем пороге срабатывания. Минимальная величина этого сопротивления определяется выходной нагрузочной способностью логического элемента и равняется около 100 Ом. Пороги срабатывания триггера Шмитта составляют 0,8 и 1,6 В. Для амплитуды выходного сигнала около 3 В, типичного для ИС ТТЛ-типа, частота импульсов генерируемого сигнала равна

Максимально достижимое значение частоты составляет около 10 МГц.

Наиболее высокие частоты генерации достигаются при использовании специальных схем мультивибраторов с эмиттерными связями (например, микросхемы или Принципиальная схема такого мультивибратора представлена на рис. 18.43. Кроме того, указанные интегральные микросхемы снабжены дополнительными оконечными каскадами, выполненными на базе ТТЛ- или ЭСЛ-схем.

Рассмотрим принцип действия схемы. Допустим, что амплитуда переменных напряжений во всех точках схемы не превышает величины Когда транзистор закрыт, напряжение на его коллекторе практически равно напряжению питания. Напряжение на эмиттере транзистора составляет Ток эмиттера

Рис. 18.41. Мультивибратор на основе линейного усилителя, выполненного по ЭСЛ-технологии.

Рис. 18.42. Мультивибратор на основе триггера Шмитта, выполненного по ТТЛ-технологии. Частота

Рис. 18.43. Мультивибратор с эмиттерными связями.

транзистора равен Чтобы при этом на резисторе выделялся сигнал желаемой амплитуды, его сопротивление должно составлять Тогда в рассматриваемом состоянии схемы напряжение на эмиттере транзистора будет равно . В течение времени, когда транзистор закрыт, ток левого по схеме источника течет через конденсатор С. в результате чего напряжение на эмиттере транзистора снижается со скоростью

Транзистор Т открывается, когда напряжение на его эмиттере снижается до значения При этом напряжение на базе транзистора снижается на 0,5 В и транзистор закрывается, а напряжение на его коллекторе возрастает до величины За счет наличия эмиттерного повторителя на транзисторе с ростом напряжения на коллекторе транзистора увеличивается также и напряжение базы транзистора . Вследствие этого напряжение на эмиттере транзистора скачком увеличивается до значения Этот скачок напряжения через конденсатор С передается на эмиттер транзистора так что напряжение в этой точке скачком увеличивается от до

В течение времени, когда транзистор закрыт, ток протекающий через конденсатор С, вызывает снижение напряжения на эмиттере транзистора со скоростью

Транзистор остается закрытым до тех пор, пока потенциал его эмиттера не снизится от значения до значения Для транзистора это время составляет

Мультивибратор

Принципиальная схема «классического» простейшего транзисторного мультивибратора

Мультивибратор — релаксационный генератор сигналов электрических прямоугольных колебаний с короткими фронтами. Термин предложен голландским физиком ван дер Полем , так как в спектре колебаний мультивибратора присутствует множество гармоник — в отличие от генератора синусоидальных колебаний («моновибратора»).

Бистабильный мультивибратор

Бистабильный мультивибратор — разновидность ждущего мультивибратора, который имеет два стабильных состояния, характеризующихся разными уровнями напряжения на выходе. Как правило, переключаются эти состояния сигналами, поданными на разные входы, как показано на рис. 3. В этом случае бистабильный мультивибратор представляет собой триггер RS-типа. В некоторых схемах для переключения используется один вход, на который подаются импульсы различной либо одной полярности.

Бистабильный мультивибратор кроме выполнения функции триггера применяется также для построения генераторов, синхронизированных с внешним сигналом. Такой тип бистабильных мультивибраторов характеризуется минимальным временем пребывания в каждом из состояний или минимальным периодом колебаний. Изменение состояния мультивибратора возможно только по прошествии определенного времени с момента последнего переключения и происходит в момент поступления синхронизирующего сигнала.

На рис. 4 показан пример синхронизированного генератора, выполненного с использованием синхронного D-триггера. Переключение мультивибратора происходит при положительном перепаде напряжения на входе (по фронту импульса).

Мультивибратор схема которого показана на рисунке 1 представляет собой каскадное соединение транзисторных усилителей где выход первого каскада подключен ко входу второго через цепь содержащую конденсатор и выход второго каскада подключен ко входу первого через цепь содержащую конденсатор. Усилители мультивибратора представляют собой транзисторные ключи которые могут находиться в двух состояниях. Схема мультивибратора на рисунке 1 отличается от схемы триггера рассмотренного в статье » «. Тем что имеет в цепях обратной связи реактивные элементы поэтому схема может генерировать несинусоидальные колебания. Найти сопротивления резисторов R1 и R4 можно из соотношений 1 и 2:

Где I КБО =0.5мкА -максимальный обратный ток коллектора транзистора кт315а,

Iкmax=0.1А — максимальный ток коллектора транзистора кт315а, Uп=3В — напряжение питания. Выберем R1=R4=100Ом. Конденсаторы C1 и C2 выбираются в зависимости от того какая требуется частота колебаний мультивибратора.

Рисунок 1 — Мультивибратор на транзисторах КТ315А

Снимать напряжение можно между точками 2 и 3 или между точками 2 и 1. На графиках ниже показано как примерно будет меняться напряжение между точками 2 и 3 и между точками 2 и 1.

T — период колебаний, t1 — постоянная времени левого плеча мультивибратора, t2 — постоянная времени правого плеча мультивибратора могут быть рассчитаны по формулам:

Задавать частоту и скважность импульсов генерируемых мультивибратором можно изменяя сопротивления подстроечных резисторов R2 и R3. Можно также заменить конденсаторы C1 и C2 переменными (или подстроечными) и изменяя их ёмкость задавать частоту и скважность импульсов генерируемых мультивибратором, такой способ, даже, более предпочтителен, поэтому если есть подстроечные (или лучше переменные) конденсаторы то лучше их использовать, а на место переменных резисторов R2 и R3 поставить постоянные. На фотографии ниже показан собранный мультивибратор:

Для того чтобы убедиться в том что собранный мультивибратор работает к нему (между точками 2 и 3) был подключен пьезодинамик. После подачи питания на схему пьезодинамик начал трещать. Изменения сопротивлений подстроечных резисторов приводили либо к увеличению частоты звука издаваемого пьезодинамиком либо к её уменьшению или к тому что мультивибратор переставал генерировать.
Программа расчёта частоты, периода и постоянных времени, скважности импульсов снимаемых с мультивибратора:

Если программа не работает то скопируйте её html код в блокнот и сохраните в формате html.
Если используется браузер Internet Explorier и он блокирует работу программы, то необходимо разрешить заблокированное содержимое.


js отключен

Другие мультивибраторы:

В данной статье описано устройство предназначенное просто для того чтобы начинающий радиолюбитель (электротехник, электронщик и т.д.) смог лучше разобраться в принципиальных схемах и набраться опыта в ходе сборки данного устройства. Хотя возможно данному простейшему мультивибратору, о котором написано ниже, можно найти и практическое применение. Рассмотрим схему:

Рисунок 1 — Простейший мультивибратор на реле


При подаче питания на схему конденсатор начинает заряжаться через резистор R1, контакты K1.1 при этом разомкнуты, когда конденсатор зарядиться до некоторого напряжения реле сработает и контакты замкнуться, при замкнутых контактах конденсатор начнёт разряжаться через эти контакты и резистор R2, когда конденсатор разрядится до некоторого напряжения контакты разомкнутся и процесс дальше будет повторяться циклически. Данный мультивибратор работает по тому что ток срабатывания реле больше тока удержания. Сопротивления резисторов НЕЛЬЗЯ изменять в широких пределах и это является недостатком данной схемы. Сопротивление источника питания влияет на частоту и из за этого данный мультивибратор будет работать не от всех источников питания. Ёмкость конденсатора можно увеличивать, частота замыкания контактов при этом будет уменьшаться. Если у реле имеется вторая группа контактов и использовать огромные значения ёмкости конденсатора то можно использовать данную схему для периодического автоматического включения/выключения приборов. Процесс сборки показан на фотографиях ниже:

Присоединение резистора R2

Присоединение конденсатора

Присоединение резистора R1

Соединение контактов реле с его обмоткой

Присоединение проводов для подачи питания

Реле можно купить в магазине радиодеталей или достать из старой сломанной техники например можно выпаивать реле из плат от холодильников:

Если у реле плохие контакты то их можно немного почистить.

Схема генератора синусоидального сигнала на одном транзисторе

Для создания простого генератора с фазовым сдвигом можно легко использовать схему генератора синусоидального сигнала на одном транзисторе.

Выходной сигнал представляет собой синусоиду с «глыбой» внутри, что означает, что содержание искажений значительно выше, около 10%.

Обычно это не представляет трудности, часто при воспроизведении звуковых тонов более высокое содержание гармоник может сделать звук более привлекательным.

Чистота синусоиды может быть повышена за счет установки регулируемого резистора (25 Ом) в эмиттерном выводе Q1 (x).

Резистор модифицирован для обеспечения того, чтобы схема генератора синусоидального сигнала с одним транзистором просто колебалась, тогда синусоида была сравнительно естественной.

Тем не менее, при другом уровне питания колебание может полностью прекратиться.

Рабочую частоту можно изменить, подключив переменный резистор 10k последовательно с R3 или изменив C1,2,3.

Кроме того, рабочая частота может регулироваться по напряжению с помощью полевого транзистора, включенного последовательно с R3, или оптически с помощью LDR, включенного последовательно с R3.

Цепь синусоидального генератора СНЧ

Создание синусоидальных волн чрезвычайно низкой частоты (т. е. ниже 0,1 Гц) создает множество проблем.

Времязадающие конденсаторы обычно должны быть большими электролитическими, любой тип используемого усилителя должен быть комбинированным по постоянному току, а входное сопротивление усилителя должно быть достаточно высоким.

Один из распространенных методов заключается в том, чтобы сначала создать низкочастотные прямоугольные волны, а затем преобразовать большинство из них непосредственно в аппроксимацию синусоидальной волны с помощью ряда нелинейных устройств, таких как диоды.

Схема синусоидального генератора СНЧ, показанная на рис. 1, представляет собой достаточно простой метод, основанный на хорошо известном мосте Вина.

N-канальный полевой транзистор и PNP-транзистор обычно объединяются в спаренную цепь постоянного тока, а коэффициент усиления по напряжению зависит от отрицательной обратной связи R3 и R4.

Коэффициент усиления должен быть около трех, поэтому, если смещение, необходимое для полевого транзистора, составляет 3 В, выходной уровень, вероятно, будет примерно вдвое меньше напряжения питания.

Из-за того, что R1 может быть резистором высокого номинала, емкость конденсатора составляет всего 1 мк5 для синусоидальных выходных сигналов с частотой 0,01 Гц.

Этот конденсатор можно найти в поликарбонате. Амплитуда выходного сигнала может быть изменена с помощью RV1, чтобы обеспечить низкие гармонические искажения, а также чтобы она составляла около 10 В от пика к пику.

Неудивительно, что при использовании этой мостовой схемы Вина стабильность частоты в норме при изменении как напряжения питания, так и температуры.

Как собрать генератор прямоугольных импульсов

Эта статья является первой из четырех статей об осцилляторах. В этой статье мы рассмотрим генераторы прямоугольных импульсов, а также ознакомьтесь с другими статьями о генераторах пилообразных и треугольных сигналов, генераторах синусоидальных сигналов и кварцевых генераторах.

Генераторы

Это электронная схема, которая меняет состояние с положительного на отрицательное в повторяющемся цикле без каких-либо стимулов, кроме питания постоянного тока.Это создает сигнал переменного тока на выходе.

Генераторы прямоугольных импульсов

Генераторы прямоугольных импульсов обычно используются в электронике и при обработке сигналов. Это похоже на схему триггера Шмитта, в которой опорное напряжение для компаратора зависит от выходного напряжения. Также говорят, что это нестабильный мультивибратор.

Генератор прямоугольных импульсов, очевидно, генерирует прямоугольные импульсы. Однако это также может регулироваться по отношению метки к пробелу и часто используется для схем синхронизации, импульсов и синхронизации.Один из самых простых способов генерировать прямоугольную волну — использовать релаксационный генератор.

Генераторы релаксации

Релаксационные осцилляторы имеют два чередующихся состояния: длительный период релаксации, в течение которого система приходит в состояние покоя, и затем короткий период переключения, в течение которого устойчивая точка переходит во второе устойчивое состояние на период, а затем снова переключается обратно. Период задается постоянной времени, которая обычно представляет собой пару RC или LC.

Необходимо какое-то активное коммутационное устройство, например, пара транзисторов, однопереходный транзистор, компаратор на операционном усилителе или нестандартная микросхема, например таймер 555.Активное устройство переключается между режимами зарядки и разрядки, создавая повторяющийся сигнал.

Чтобы любой осциллятор мог считаться релаксационным осциллятором, он должен:

  • Создание периодического сигнала несинусоидальной формы, такого как треугольная, квадратная или прямоугольная волна.
  • Схема релаксационного генератора должна быть нелинейной. Это означает, что в конструкции схемы должно использоваться полупроводниковое устройство, такое как транзистор, МОП-транзистор или операционный усилитель.
  • В схеме должен использоваться компонент, накапливающий энергию, такой как катушка индуктивности или конденсатор, который непрерывно заряжается и разряжается для создания циклической формы волны.
Качели A Качели Б

Качели А показывают качели в состоянии равновесия и «расслабления», но по мере того, как ведро медленно наполняется, достигается критическая точка опрокидывания. Состояние быстро меняется, когда конец ковша опускается и ковш вываливается наружу. По мере опорожнения ведра левая сторона внезапно становится намного тяжелее и снова падает на землю, а затем ведро поднимается и снова начинает наполняться. (Предположим, что он снова исправляет себя). В электронной схеме это то, что происходит: конденсатор медленно заряжается через резистор, пока не будет достигнута нелинейная часть схемы, вызывающая внезапный разряд, и цикл начинается снова.

На осциллограмме выше и на схеме мультивибратора ниже синяя кривая показывает напряжение на одном из конденсаторов C1. Он заряжается до тех пор, пока не будет достигнута точка срабатывания смещения, затем внезапно включается другой транзистор, а затем снова разряжается. Черная кривая — это напряжение на коллекторе, которое является выходом. В приведенном ниже мультивибраторе любой коллектор может использоваться в качестве выхода. Однако в этой схеме мы просто поочередно мигаем двумя светодиодами.

Ниже показана схема мультивибратора и макетная плата.Два светодиода попеременно мигают с частотой около 1,5 Гц. Транзисторы — любые транзисторы NPN GP. Соотношение меток и пробелов можно варьировать, изменяя C и/или R на одной половине.

R1 и R4 — 560 Ом, R2 и R3 — 47 кОм, C1 и C2 — 10 мкФ.

Ниже приведена кривая напряжения коллектора.

Здесь показан прямоугольный сигнал на выходе описанной выше схемы мультивибратора. Вы можете видеть, что прямоугольная волна довольно хороша, но есть небольшая задержка зарядки.

Период каждой половины равен 0.69CR. Таким образом, если R2 равен 47 кОм, а C1 — 10 мкФ, это будет 0,32 с на половину или 0,64 вместе. Тогда f = 1/0,64 = 1,5 Гц.

Хороший релаксационный генератор можно сделать из любых инвертирующих вентилей. Хотя два вентиля будут работать (NOR, NAND, OR, Schmitt), три дают лучший запуск. Частота устанавливается R1 и C1:

Итак, у нас есть

, что дает 45 Гц.

Частота регулируется в диапазоне 10:1, а выход устанавливается резистором R4. R3 предназначен для обратной связи и не участвует в синхронизации.Форма волны красивая и квадратная.

При R1=100k, C=0,004 f=1 кГц, C=0,04 f=100 Гц, C=0,4 f=10 Гц.

Это все, что касается прямоугольных генераторов! Хороший осциллятор можно сделать из знаменитого таймера 555, и мы рассмотрим это в следующей статье о генераторах пилообразной и треугольной волны. Оставьте комментарий ниже, если у вас есть вопросы о чем-либо!


Прыжок#228

Простой анализатор кривых на транзисторах NPN с использованием схемы генератора Stairstep.

Примечания

Это увлекательная схема, первоначально из журнала IEEE Engineering Sciences & Education Journal, том 8, № 1, февраль 1999 г., стр. 25-26. Я работаю с демонстрацией w2aew в # 232: More Circuit Fun: Простой транзисторный анализатор кривой с использованием схемы генератора Stairstep.

На самом деле он основан на базовом проекте StairStepGenerator и адаптирует его для выполнения базовая трассировка кривой NPN BJT (отображение тока коллектора по отношению к напряжению коллектора для различных значений тока базы).

Сначала я собрал схему на макетной плате, но она оказалась слишком шумной, чтобы от нее можно было толку… поэтому я поместил схему на макетную плату и получил гораздо лучшие результаты.

Я бы не стал доверять этим результатам ни в чем, кроме относительных сравнений, но интересно посмотреть, как теория разыгрывается в реальной жизни.

Тем не менее, очень весело возиться с ступенчатой ​​частотой, сбрасывать частоту и входное напряжение и наблюдать за эффектами на графике X-Y.

Генератор ступеней

Я попробовал несколько операционных усилителей в схеме, но остановился на TL074 как на лучшем из того, что у меня есть.Это не rail-to-rail, поэтому я теряю около вольта на выходе.

Вот трассировка базового генератора ступеней

  • Ch2 сброс выхода генератора
  • Тактовый сигнал Ch3 от 555
  • Ступенчатый выход Ch4

Управление тестируемым устройством

Генератор ступеней расширен довольно умно, чтобы выполнять трассировку кривой:

  • ступенчатый выход управляет базой транзистора через резистор, поэтому он приближается к источнику тока.Таким образом, каждый шаг представляет собой одну базовую кривую тока.

  • тактовый сигнал 555 сбрасывает простую RC-цепь, генерируя пилообразную кривую, которая буферизуется и усиливается операционным усилителем. Этот сигнал качает ток коллектора для каждого «шага»

  • ток коллектора отражается с помощью простого токового зеркала PNP. Один сигнал приводит в действие коллектор тестируемого устройства, а измерение напряжения — это напряжение коллектора (значение X для кривой).Другой сигнал управляет постоянным резистором, и измерение напряжения здесь аналогично току коллектора (значение Y для кривой).

Вот трассировка сигналов драйвера (без тестируемого устройства):

  • Канал 2 — ступенчатый сигнал
  • Ch3 — сигнал развертки коллектора

Запуск тестов

Вот мои настройки во время выполнения некоторых тестов.

  • Я использую источник питания 5 В.Для этой конкретной конфигурации схемы я получаю довольно хорошие результаты от 5-7В.
  • без тестируемого устройства, цепь потребляет около 5 мА
  • с ИУ, схема потребляет от 25 до 40 мА в зависимости от конкретного тестируемого биполярного транзистора NPN

Начальные испытания с 2N3904

Для начального теста у меня был базовый резистор для тестируемого устройства на 470 Ом в соответствии с исходной конструкцией. При этом я получил неутешительные результаты при прямом смещении 2N3904.Кажется, что тестируемое устройство сильно раскачивается до насыщения, поэтому мои кривые довольно одномерны:

Однако при обратном смещении (т. е. переключении эмиттера и коллектора) и, следовательно, более низком бета/hFE, Я получаю гораздо более приятный результат:

Улучшение схемы и повторное тестирование 2N3904

Время проверить некоторые расчеты. Используя 2N3904 в качестве модели тестируемого устройства, в техническом описании указано, что hFE может варьироваться от 40 до 300 для различных комбинаций Vce/Ic.

С резистором 220 Ом на токовом зеркале и питанием 5 В ток коллектора может достигать 22 мА.При 22 мА hFE 2N3904 будет около 100, поэтому требуется базовый ток 0,22 мА. Таким образом, базовый резистор около 22 кОм будет в порядке. Это далеко от 470 Ом в схеме, поэтому неудивительно, что я не получаю хороших кривых при прямом смещении тестируемого устройства!

Итак, чтобы исправить это и обеспечить некоторую гибкость, я добавил еще один подстроечный резистор на 50 кОм последовательно с базовым резистором на 470 Ом. Теперь я могу получить несколько хороших кривых для ИУ с прямым смещением и легко адаптировать их к транзисторам с другими характеристиками

Вот кривые для 2N3904 с прямым смещением (базовое сопротивление близко к 50 кОм):

Строительство

Сначала я собрал схему на макетной плате.Хотя это доказало основную функцию, он оказался слишком шумным, чтобы получить достойные результаты…

Вот я и выложил на макетную плату:

Окончательная сборка прототипа:

Кредиты и ссылки

аккуратная маленькая схема генератора импульсов. Мне нравится

Обновление (11 октября 2015 г.): Я добавил свой файл схемы и список соединений на случай, если вы захотите поиграть с этой схемой в собственной локальной установке LTSpice.Это бесплатно, так что вы тоже можете!

Я медленно изучал книгу Горовица и Хилла Art of Electronics, 3-е издание , чтобы освежить и усовершенствовать свои знания в области аналоговой электроники. Большая часть моей профессиональной жизни связана со сборкой сложных ИС, и недостаточно со строительными блоками электронных схем. Я решил взять наиболее поучительные примеры из AoE и опубликовать их здесь. Ожидайте немного сухой прозы, несколько нацарапанных заметок на инженерной бумаге и, возможно, симуляцию или две, как я считаю нужным.(В настоящее время я использую LTSpice для Mac, но я не в восторге от него. Есть предложения?!)

Простой генератор импульсов

Рис. обеспечить быстрый импульс на выходе Vout при стимуляции нарастающим фронтом на Vin.

###Примечания по постоянному току

  • Q1 выключен, что означает, что V Q1-C равно 5 В.
  • Q2, однако, включен. Это помещает V Q2-B примерно в 0.7 В, и V Q2-C /V Out на землю.
  • Обратите внимание, что состояния включения/выключения транзисторов Q1 и Q2 в совокупности создают напряжение около 4,3 В на конденсаторе C1.

###AC Анализ Предположим, мы стимулируем V в с нарастающим фронтом 5V. Это включит Q1, скорость которого ограничена только временем включения этого транзистора. Важно выбрать R1 таким образом, чтобы вы могли гарантировать переход Q1 в состояние насыщения; мы хотим, чтобы этот транзистор был включен, когда V в достигает высокого уровня!

Это быстрое включение Q1 приведет к снижению напряжения коллектора, V Q1-C , на землю.{\ frac {t} {\ tau}} \] \ [ln \ big (\ frac {1} {0,462} \ big) = \ frac {t} {\ tau} \ Rightarrow ln \ big (\ frac {1) }{0,462}\big) * \tau = t = 0,722 \tau\] \[0,722 \tau \приблизительно R3C1\]

По сути, это показывает нам, что мы можем установить время включения импульса с помощью R 3 и C 1 аналогичны выбору значений для RC-цепи. Прохладно!

Примечания по характеристикам переменного тока

Первое, что предполагает эта схема, это то, что V в будет работать на высоком уровне и оставаться на высоком уровне. Что произойдет, если входной импульс короче, чем R3 * C1?

Рис. 2. Выходной сигнал генератора импульсов, где Vin имеет высокое значение меньше, чем Tau

Моделирование выше показывает представление LTSpice того, что происходит с этой схемой, когда входной импульс меньше постоянной времени.Выходной импульс, в свою очередь, укорачивается — как только Q1 вернется в нормальное выключенное состояние, заряд C1 будет поляризован в направлении, противоположном установившемуся постоянному току. Это просто поможет шине 5 В удерживать Q2 во включенном состоянии и укорачивать выходной импульс. Что, если нам нужен импульс на V из , который всегда имеет длину R3 * C1? Нам нужно отделить вывод от ввода. Этого легко добиться с помощью другого транзистора, который контролирует выход схемы.

Рисунок 3: Генератор импульсов с гарантированной шириной импульса

Q3 служит для удержания V Q1-C на земле при обнаружении нарастающего фронта в основании Q1.Пока входной импульс не меньше времени включения транзистора Q1, схема будет работать правильно. Это связано с тем, что после того, как Q1 успешно подключит V Q1-C к земле, Q3 также будет включен, обеспечивая другой путь для удержания цепи R3/C1 на земле. Рисунок 4 показывает это улучшение ширины выходного импульса.

Рис. 4. Выход генератора импульсов с гарантированной шириной выходного сигнала

Добавление Q3 немного упростило прогнозирование работы схемы, позволив нам изменить ширину импульса, изменив значения C1 и R3.Однако это была не серебряная пуля. Рисунок 4 показывает, что спадающий фронт импульса не такой резкий, как нарастающий фронт. В начале спада имеется отчетливо закругленный угол, который является результатом плавного перехода напряжения R3/C1 через напряжение включения Q3. Мы мало что можем сделать с этой схемой, чтобы ускорить этот переход, не влияя на ширину импульса. Вместо этого нам нужно изменить мощность выходного привода с помощью еще одного небольшого дополнения.

Рис. 5: Выход генератора импульсов с выходом триггера Шмитта

Этот выходной каскад представляет собой триггер Шмитта, представляющий собой удобную небольшую схему для очистки медленных или шумных переходов фронтов.Переход к моделированию показывает, что это помогло нам:

Рисунок 5: Выход генератора импульсов с выходом триггера Шмитта

Все это хорошо, но вы никогда не будете использовать эту схему в реальном приложении. Почему? Власть! Проверьте ток только через R8. Пик этой единственной цепи составляет около 9 мА, когда Q5 включен. Большинство современных микросхем потребляют гораздо меньше тока, чем 9 мА. Многие современные устройства DRAM — компоненты с 90 224 миллиардами 90 225 транзисторов — могут потреблять менее 100 микроампер в состоянии самообновления.Тем не менее, это забавная небольшая схема, и ее достаточно легко построить в поучительных целях.

Благодарности

Я вытащил эту схему и ее усовершенствования из превосходной книги Горовица и Хилла Art of Electronics, 3-е издание . Вы можете проверить это на странице 77.

⤧  Следующая запись Прошивка микроконтроллеров Freescale без Kinetis Design Suite ⤧  Предыдущая запись Неудобные истины NAND Flash

Список схем генератора звука

Схема генератора импульсов и трассировщика сигналов

Эта простая схема генерирует узкие импульсы с частотой около 700-800 Гц.Импульсы, содержащие гармоники вплоть до мегагерцового диапазона, могут вводиться в звуковые или радиочастотные каскады усилителей, приемников и т.п. в целях тестирования. Из динамика тестируемого устройства можно услышать высокий тон, когда все работает правильно. Зажим необходимо соединить с землей тестируемого устройства, касаясь щупом разных ступеней цепи, начиная с последней ступени и поднимаясь к первой. Когда звук больше не слышен, неисправный каскад найден…. [подробнее]

Схема генератора мелодии

Вот простейшая схема генератора мелодий, которую вы можете сделать с помощью IC. Серия UM66 представляет собой CMOS IC, предназначенную для использования в звонках, телефонах и игрушках. Он имеет встроенное ПЗУ, запрограммированное для воспроизведения музыки. Устройство имеет очень низкое энергопотребление. Спасибо за технологию CMOS. Мелодия будет доступна на контакте 3 UM66, и здесь она усиливается с помощью Q1 для управления динамиком.Резистор R1 ограничивает ток базы Q1 в пределах безопасных значений. Конденсатор С1 предназначен для подавления помех…. [подробнее]

Схема симулятора серфинга

Мечтаете о пляжном отдыхе на тропическом острове, но у вас нет необходимых средств? У нас есть правильный ответ: создайте симулятор серфинга i-TRIXX, наденьте наушники и мечтайте покинуть это унылое царство. Пусть ритмичный натиск волн перенесет вас на залитый солнцем пляж с мягко покачивающимися пальмами, и вы немного расслабитесь, прежде чем вернуться к ледяному противостоянию с реальностью.Это самое лучшее в малобюджетном путешествии…. [подробнее]

Схема музыкального генератора с использованием UM66

UM66 — это микросхема генератора приятной музыки, работающая от напряжения питания 3 В. необходимое питание 3 В подается через стабилитрон. его выход берется с вывода №1 и подается на двухтактный усилитель для управления громкоговорителем с низким импедансом. Усилитель класса А перед двухтактным усилителем можно использовать для подавления шума и улучшения выходной мощности.UM66 представляет собой 3-контактный корпус микросхемы, который выглядит как транзистор BC 547…. [подробнее]

Многотональная сирена

Эта многотональная сирена полезна для охранной сигнализации, звуковых сигналов обратного хода и т. д. Она воспроизводит пять различных звуковых тонов и гораздо более привлекательна для слуха, чем однотональная сирена. Схема построена на базе популярного КМОП-генератора с делителем IC 4060 и небольшого аудиоусилителя LM386. IC 4060 используется в качестве многотонального генератора. На входе IC 4060 используется дроссель 100 мкГн.Таким образом, он колеблется в диапазоне около 5 МГц RF. Сам IC 4060 разделяет радиочастотные сигналы на AF и ультразвуковые диапазоны. Аудиосигналы разных частот доступны на выводах 1, 2, 3, 13 и 15 микросхемы IC 4060 (IC1)…. [подробнее]

Когда звучит сирена

В греческой мифологии сирена была демоническим существом (наполовину птицей, наполовину женщиной). Позже эта идея трансформировалась в искусстве в русалку: сочетание рыбы и женщины. Механические и электромеханические версии были изобретены еще позже, а электронные модели были разработаны еще в прошлом веке.Сирены характеризуются своей способностью издавать привлекающие внимание звуки. Таким образом, за исключением моделей из плоти и крови, они используются для предупреждения людей в определенной области о надвигающейся опасности. Электронные версии являются наиболее подходящими для строительства своими руками…. [подробнее]

Схема генератора звука кукушки

Эта схема создает двухтональный эффект, очень похожий на песню кукушки. Его можно использовать для дверного звонка или других целей благодаря встроенному аудиоусилителю и громкоговорителю.При использовании в качестве генератора звуковых эффектов его можно подключать к внешним усилителям, магнитофонам и т. д. В этом случае встроенный усилитель звука и громкоговоритель можно не использовать, а выход подключить через С8 и землю. Возможны два варианта: свободный ход, когда SW1 остается открытым, и одноразовый, когда SW1 закрыт. В этом случае при каждом нажатии P1 будет воспроизводиться двухтональная песня с кукушкой…. [подробнее]

Схема генератора колокольчиков

Эта схема генерирует двухтональный звонок, аналогичный большинству дверных звонков.Его можно использовать во многих приложениях, кроме дверного звонка. В примечаниях ниже будут даны несколько вариантов для удовлетворения различных потребностей. Схема, показанная на схеме, генерирует «тональный сигнал» при нажатии кнопки P1 и «тональный сигнал» при отпускании кнопки P1. IC1D является генератором частоты первого тона, а IC1F генерирует второй тон…. [подробнее]

Принципиальная схема генератора крикета

Эта схема создает поразительно реалистичную имитацию стрекотания сверчка.Подходящая форма звуковой волны генерируется IC2 и соответствующими компонентами, управляющими громкоговорителем через транзистор Q1. Чтобы обеспечить более реалистичное поведение, щебетание прерывается псевдослучайным образом двумя таймерами, построенными на основе IC1C и IC1D, чьи выходы микшируются в IC1B и дополнительно задерживаются по времени IC1A, управляя выводом сброса IC2. .. [подробнее]

Схема двухтональной сирены с использованием одной ИС

Эта схема предназначена для развлечения детей и может быть установлена ​​на велосипеды, автомобили с батарейным питанием и мотоциклы, а также на модели и различные игры и игрушки.Когда переключатель SW1 расположен, как показано на принципиальной схеме, типичный двухтональный звук автомобилей полиции или пожарной охраны создается за счет колебаний затворов IC1A и IC1B. Когда переключатель SW1 установлен в другое положение, воспроизводится звук старой сирены, увеличивающийся по частоте, а затем медленно уменьшающийся при нажатии на кнопку P1, которая запускает колебания в IC1C и IC1D…. [подробнее]

Электронная канарейка

Чувствуете бодрость? Привлекайте новых друзей с помощью этого модифицированного осциллятора Хартли.Вы также можете использовать его в качестве замены дверного звонка…. [подробнее]

Генератор звука кукушки

Эта схема создает двухтональный эффект, очень похожий на звук кукушки. Его можно использовать для дверного звонка или других целей благодаря встроенному аудиоусилителю и громкоговорителю…. [подробнее]

Двухтональная сирена One-IC

Эта схема предназначена для развлечения детей и подходит для установки на велосипеды, автомобили с батарейным питанием и мотоциклы, а также на модели и другие игры…. [подробнее]

Тон-генератор 555 (динамик 8 Ом)

Это базовый осциллятор на 555 прямоугольных импульсов, используемый для создания тона частотой 1 кГц из динамика на 8 Ом. В схеме слева динамик изолирован от генератора транзистором средней мощности NPN, который также обеспечивает больший ток, чем можно получить непосредственно от 555 (предел = 200 мА). Небольшой конденсатор используется в базе транзистора для уменьшения времени переключения, что снижает индуктивное напряжение, создаваемое динамиком…. [подробнее]

Классическая принципиальная схема лавинного транзистора.

Сверхширокополосная (СШП) электромагнитная среда широко используется в электромагнитной совместимости, биологической электромагнетизме, радиолокационном обнаружении, беспроводной связи и других областях благодаря преимуществам широкой полосы пропускания, короткого времени нарастания и длительности импульса. При изучении преднамеренных электромагнитных помех (EMI) электромагнитная среда UWB эффективно сочетается с электронным оборудованием связи, которое может вызывать эффекты EMI, особенно при высокой частоте повторения импульсов.Для удовлетворения требований экспериментальных исследований предложены новые методы оптимизации твердотельного субнаносекундного генератора импульсов, а также разработаны сверхширокополосные электромагнитные излучатели для экспериментального исследования эффектов электромагнитных помех с системой беспроводной связи. Во-первых, для улучшения характеристик генератора субнаносекундных импульсов на основе транзисторов исследуется схема Маркса бегущей волны с межкаскадными линиями передачи. Результаты моделирования схемы показывают, что время задержки и импеданс межкаскадных линий передачи являются основными факторами, влияющими на форму импульсного сигнала.В частотной области структура печатной платы (PCB) схемы Маркса может быть упрощена как микрополосковый фильтр нижних частот аналогичной геометрии со ступенчатым импедансом. Путем моделирования с помощью модели схемы печатной платы анализируется эффект фильтрации нижних частот схемы Маркса этого типа, который можно использовать для оптимизации структуры печатной платы с подходящей конфигурацией схемы для улучшения выходных параметров генератора импульсов. На основе модели цепи Маркса бегущей волны предлагается последовательное соединение модульных схем Маркса, которое имеет преимущества регулируемой амплитуды и гибкой компоновки схемы.В конструкции генератора импульсов с высокой частотой повторения для реализации согласования импедансов в схеме Маркса бегущей волны предлагается схема отвода тепла за счет оптимизации расположения металлических стоков и введения неметаллических теплопроводящих стоков над микрополосковые линии. Разработан прототип генератора импульсов с максимальной частотой повторения 300 кГц в стабильном режиме и 600 кГц в импульсном режиме, амплитудой 1,1 кВ и временем нарастания 160 пс. Во-вторых, разработан портативный СШП электромагнитный излучатель на базе транзисторного генератора субнаносекундных импульсов с пиковой мощностью 1.4 МВт, время нарастания менее 150 пс, частота следования 50 кГц. Для генерации импульсов высокой амплитуды предлагается 100-ступенчатая схема Маркса с изолирующими ферритовыми шариками как для более высокой амплитуды импульса, так и для более высокой скорости зарядки. Параллельное соединение транзисторов могло бы увеличить пиковый ток для формирования импульсов и мощность для генерации повторяющихся импульсов. Предложена эффективная схема разделения тока параллельного «транзисторно-конденсаторного блока» с равномерным распределением тока между параллельно включенными транзисторами.Для направленного излучения сверхширокополосного электромагнитного импульса изготовлена ​​компактная комбинированная антенная решетка, соединенная с генератором импульсов через коаксиальный фидерный модуль. Эффективный потенциал СШП электромагнитного излучателя достигает 10,5 кВ при диапазоне частот (-10 дБ) от 173 МГц до 2,32 ГГц, а его максимальная частота следования импульсов также до 50 кГц. Наконец, на основе разработанного электромагнитного излучателя СШП проводится экспериментальное исследование влияния электромагнитных помех системы беспроводной связи в повторяющейся электромагнитной среде СШП.В экспериментальную установку вводится система беспроводной связи, работающая на частоте 915 МГц, в условиях сверхширокополосного электромагнитного излучения. В экспериментальной процедуре эксперименты по ЭМИ проводятся в условиях фиксированного времени излучения и фиксированного количества импульсов соответственно. Наконец, экспериментальные результаты показывают, что эффект накопления энергии может быть определен увеличением частоты повторения импульсов, что может увеличить вероятность эффекта ЭМИ, т.е. отсутствие данных и прерывание связи.

Транзисторный генератор трапециевидной формы. Глоссарий электронных и инженерных терминов.

Общие технические условия
«А» «Б» «С», «Д», «Э», «Ф», «ГРАММ», «ЧАС», «Я», «Дж», «К», «Л», «М»,
«Н», «О», «П» «К», «Р», «С», «Т», «У», «В», «В», «ИКС», «Ю», «З»

Трапециевидный генератор

Трапециевидный сигнал имеет две параллельные стороны, всего четыре стороны. В этом случае две параллельные стороны — это нарастающий и спадающий фронты сигнала. Две другие стороны — это верхняя и нижняя части волны.Нижняя часть сигнала, конечно же, является базовым напряжением.

Представленная здесь схема используется для генерации сигнала трапециевидной формы. Эта конкретная схема представляет собой не осциллятор, а преобразователь, который преобразует входной триггерный сигнал в выходной сигнал, имеющий форму трапециевидной формы. В этом примере схемы используется транзистор, но можно использовать и многие другие конфигурации схемы.

Схема справа представляет собой стандартный усилитель на транзисторах с общим эмиттером.Входной сигнал подается на базу транзистора, а выходной снимается с коллектора транзистора. Нога эмиттера заземлена или является общей как для входной цепи, так и для выходной цепи.


Трапециевидный контур

Форма вершины импульса нормализована, но на самом деле основана на времени нарастания RC напряжения на конденсаторе [которое может быть нелинейным, как показано]. Однако в зависимости от частоты сигнала и временной развертки осциллографа он может казаться очень линейным.Опять же, напряжение на зарядном конденсаторе следует предсказуемой формуле и не является линейным, поэтому важно использовать ту часть времени нарастания, которая является наиболее линейной. Чем дольше конденсатор заряжается, тем менее линейным становится зарядное напряжение. Таким образом, входное напряжение, которое управляет зарядкой конденсатора, должно быть настроено так, чтобы позволить конденсатору заряжаться только до небольшой части максимального напряжения, ниже одной постоянной времени [1TC], как показано на графике ниже.

Частота входного сигнала должна быть выбрана так, чтобы выход имел желаемую выходную частоту.Частота включения и выключения транзистора частично определяется частотой входного сигнала. Предполагая, что входной сигнал является периодическим, частота входа напрямую определяет частоту выходного сигнала.

Работа транзистора

Схема настроена как стандартный усилитель с общим эмиттером. Конденсатор C1 является конденсатором блокировки постоянного тока и блокирует любое напряжение смещения постоянного тока от предыдущего каскада от попадания в эту цепь. Значения C1 должны быть выбраны таким образом, чтобы он не оказывал сопротивления входному сигналу, а только блокировал постоянный ток.Таким образом, значение должно быть уменьшено до более низкого значения по мере увеличения входной частоты, чтобы обеспечить низкий импеданс для входящей частоты. Время нарастания и спада входного сигнала также может быть важным компонентом частоты сигнала.

Резистор R1 представляет собой резистор смещения [Rb], который фиксирует базовое напряжение на уровне Vcc при отсутствии входного сигнала и используется для выбора базового тока [Ib] для транзистора. Базовый ток указан в паспорте транзистора, как и базовое напряжение эмиттера Vbe.Резистор R1 тогда равен [Vcc -Vbe]/Ib. Резистор R2 представляет собой напряжение смещения коллектора, которое устанавливает напряжение коллектора на Vcc и ток коллектора на Vcc/R2. Резистор R3 и конденсатор C2 образуют выходную цепь или цепь нагрузки и используются для создания линейного наклона выходного сигнала [наклон вершины импульса].

Транзистор Q1 может быть любым устройством NPN, и его следует выбирать на основе требований схемы. На сайте представлены данные для ряда транзисторов, включая транзистор 2N2222 в корпусе ТО-18.Другой распространенной заменой транзистора общего назначения может быть NPN-транзистор 2N3904.

Транзистор смещен базовым резистором R1, и ток базы течет от Vcc через R1 в базу транзистора и выходит на землю через эмиттерную ветвь. Транзистор открыт, и ток коллектора протекает через переход коллектор-эмиттер. Коллектор заземлен, а напряжение в узле между резисторами R2 и R3 равно нулю. Напряжение на времязадающем конденсаторе также равно нулю или очень быстро становится равным нулю, когда конденсатор разряжается через транзистор Q1.

При подаче внешнего сигнала на базу транзистора ток базы уменьшается, что приводит к уменьшению тока коллектора. Поскольку входное напряжение становится более отрицательным, пока ток базы не упадет до нуля, выходной ток уменьшится до нуля и транзистор закроется. Транзистор включается и выключается в зависимости от входного напряжения

Таким образом, выход в основном включается и выключается вслед за триггерным импульсом входа. Разница в том, что часть выходного сигнала зависит от напряжения на конденсаторе С2.Без конденсатора выходной сигнал был бы либо нулевым, когда транзистор полностью открыт, либо результатом резистивного делителя, образованного резисторами R2 и R3 [Vcc * R3/(R2 + R3)]. Если на вход подается узкий импульс, на выходе будет узкий импульс, переключающийся с 0 вольт на Vcc.

Когда транзистор включен, выходное напряжение падает до нуля в зависимости от скорости разряда комбинации резистор/конденсатор [RC]. Для этого примера скорость разряда; 5к х 0,02 мкФ или 100 мкСм. Уменьшение значения R3 или C2 приведет к уменьшению времени спада, а увеличение любого значения приведет к увеличению времени спада.Предполагается, что на входе либо полностью включается, либо полностью закрывается транзистор, но медленное изменение на входе также замедляет время спада.

Когда транзистор закрыт, выход первоначально производится резистивным делителем сети [Скачок напряжения на схеме]. Таким образом, начальный шаг напряжения контролируется резисторами R2 и R3. Однако увеличение напряжения [линейный наклон на диаграмме] вызывается зарядкой конденсатора до Vcc. Конечный уровень выходного сигнала контролируется либо конденсатором, достигающим Vcc, либо входным импульсом, который снова включает транзистор и заставляет конденсатор разрядиться.

Конденсатор должен заряжаться только на 39 процентов от Vcc, в противном случае зарядка становится нелинейной. Таким образом, входная частота или рабочий цикл должны контролироваться, чтобы включить транзистор до половины постоянной времени.

0 comments on “Генератор на транзисторе простейшая схема: схема генератора на транзисторе DIY

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.