Самодельный ВЧ генератор с одной шкалой

Вы здесь: Главная » Новое на сайте » Самодельный ВЧ генератор с одной шкалойДобавил: Винтик,Дата: 27 мая 2019Рубрика: [ Новое на сайте, Приборы, индикаторы ]

Схема простого ВЧ генератора 0,4 — 30 MHz

Представленная ниже, схема компактного ВЧ генератора покрывает весь диапазон частот от 0,4 до 30 MHz в одну шкалу.

Выход 50 Ом, напряжение 300mV по всему диапазону частот.

Большинство генераторов сигналов используют несколько диапазонов для того, чтобы покрыть весь спектр частот. Схема этого генератора немного отличается, он настраивает весь ВЧ диапазон от 400 кГц до более 30 МГц в одном диапазоне. Он был сконструирован для того, чтобы испытать входные части приемника и фильтры HF, должен быть компактен.

Уровень выхода генератора около 300mV 50 Ом также позволяет ему быть использованным как временный генератор для испытания смесительного диода.

Описание схемы генератора

Невозможно сразу покрыть весь ВЧ диапазон в одном ряде с традиционным  LC генератором. Однако, смешивая генератор, работающий на более высокой частоте с генератором с более низкой частотой, можно достичь требуемого диапазона.

Это показано на схеме, ниже:

Генератор, контролируемый напряжением тока (VCO) работает от 48 MHz до 85 MHz. Выход VCO (100-150mVpp 50 Ом) смешан с выходом кварцевого генератора 48 MHz в смесителе диода для того, чтобы дать необходимый выход частоты.

С помощью варикапа (varicap) происходит перестройка частоты по всему диапазон. Устройство, которое я использовал взято из старого тюнера видеомагнитофона. Другие варикапы широкого диапазона, такие как Motorola MV104 или Philips BB911, также будут хорошо работать.

48 МГц кварцевый генератор является типичным, его можно найти в старом принтере, видеокарте и т.п. Они генерируют сигнал прямоугольных TTL-уровня (5 В). Я нашел два пластиковых осциллятора 48 МГц в старом принтере Epson.

Выход кварцевого генератора, который я использовал, не мог напрямую управлять диодным смесителем, но комбинация серии C5 и R3, керамический конденсатор 1000pF и резистор 100 Ом, работала хорошо. Выход прямоугольной волны также идеален для смесителей диода.

Использование генератора 48 МГц, в результате чего ГУН диапазона, во многом зависит от наличия соответствующей части. Если Вы хотите заменить детали и изменить конструкцию в соответствии с требованиями, частота выхода должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить требуемый диапазон 30 МГц в пределах одного диапазона. Маловероятно, что какой-либо более низкий частотный диапазон будет успешным.

Кроме того, кварцевый генератор, который устанавливает нижнюю частотную границу диапазона должен быть достаточно далеко от верхней выходной частоты 30 МГц, чтобы простой 3-х полюсный фильтр нижних частот мог фильтровать любой остаточный сигнал генератора 48 МГц, а также суммарный компонент выхода смесителя. Данная схема генератора выдает до 35 МГц с выходом около 3 дБ.

SRA-1 двойной сбалансированный микшер (дБм) M1. Здесь отлично будут работать различные варианты диодного типа, в том числе из диодов 1N4148 и пары ферритовых колец.

Желаемый (разностный) выход фильтруется с помощью 3-полюсного эллиптического фильтра.

Отфильтрованный выходной сигнал усиливается на 20 дБ ERA-5 — монолитный интегральный  усилитель, чтобы дать выходе уровень сигнала 300 – 400 мВ на 50 Ом. Я использовал версию усилителя ERA-5 для поверхностного монтажа.

Питание схемы 12В 100mA.

Вид внутри

Детали припаяны навесным монтажом.

Корпус спаян из жестяной банки, используемой для формирования стенок коробки.

Настройка генератора

Ручная настройка в широком диапазоне спектра частот требует многовиткового прецизионного переменного проволочного резистора.

Чтобы добавить ручку управления, я использовал части потенциометра регулировки громкости AM/FM-радио. Большинство из этих потенциометров громкости, похожи, имеют тонкую ручку с регулировкой по краю, которая навинчивается крошечным винтом на латунный стержень.

Монтаж

Собирается схема непосредственно на небольшом куске фольгированного текстолита всего за несколько часов. Генератор 48 MHz (от Epson SG-615) был установлен на плате вверх ногами. Ферритовые кольца используются в качестве высокочастотных дросселей для питания на каждом этапе схемы.

Многовитковый триммер приклеивается к печатной плате немного выше, чтобы можно было одеть ручку настройки и она свободно вращалась.

Коробка была изготовлена из оловянной пластины, разрезана на полосу шириной 18 мм и припаяна по краю печатной платы. Макет передней панели был разработан в CorelDraw, распечатан и покрыт контактным пластиком, чтобы сделать его более прочным.

Моточные данные катушек

Заключение

Генератор не сложен и быстр для построения. Схема использует не большое количество доступных деталей. Многие компоненты могут быть заменены. Чтобы проверить это, я построил другую версию, используя LM375 IC в качестве VCO (это устаревший чип, похожий на MC1648 Motorola). Самодельный смеситель, сделанный с диодами 1N4148 и дискретный широкополосный усилитель 20 dB. Всё это дало аналогичные результаты.

Стабильность схемы не эквивалентна кварцевому или синтезированному осциллятору, а настройка в определенных диапазонах получилась сжатая, но она подходит для большинства  измерений. Если Вы хотите, можно добавить дополнительный элемент управления «тонкая настройка».

Автор: ZL2PD — Single Span HF Test Oscillator

<center>

П О П У Л Я Р Н О Е:

</center>

• Разнообразие простых схем на NE555

Микросхема NE555 (аналог КР1006ВИ1) — универсальный таймер, предназначена для генерации одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Она не дорогая и широко используется в различных радиолюбительских схемах. На ней можно собрать различные генераторы, модуляторы, преобразователи, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры…

Подробнее…

Простой GPS навигатор своими руками</li>

Во многих современных телефонах есть GPS, но для работы навигатора необходима подгрузка карт через интернет, что в дали от GSM вышек является проблемой. Также большая проблем — это быстрый разряд аккумулятора смартфонов, особенно в холодное время года. За раз путешественник остаётся не только без навигации, но и без связи. Иметь с собой независимое навигационное устройство будет очень кстати.  Подобное устройство и будет предлагаться в статье, ниже.

Подробнее…

Зарядное из компьютерного блока питания.</li>

Автомобильное зарядное устройство или регулируемый лабораторный блок питания с напряжением на выходе 4 — 25 В и током до 12А можно сделать из не нужного компьютерного АТ или АТХ блока питания.

Несколько вариантов схем рассмотрим ниже:

Подробнее…

</ul><center>

— н а в и г а т о р —

« позже Бесплатный таймер выключения компьютераДвухтональный автомобильный сигнал своими руками раньше » </center><left>Популярность: 682 просм.</left><center>

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

</center> Вы можете следить за комментариями к этой записи через RSS 2.0. Вы можете оставить комментарий:.

   Генератор сигналов высокой частоты предназначен для проверки и налаживания высокочастотных электронных устройств.                                                                          Основные параметры               Диапазон генерируемых частот, МГц …………..…. 0,12 … 15                 Максимальная амплитуда выходного сигнала ( на нагрузке                 100 Ом ), в поддиапазонах:                       0,12 … 0,42 МГц ……………………………………………. 0,95                       0,4 … 1,67 МГц ……………………………………………… 0,8                       1,6 … 6,67 МГц ……………………………………………… 0,65                       5 … 15 МГц …………………………………………………… 0,3                 Неравномерность амплитуды выходного сигнала в пределах                 поддиапазона, дБ ………………………………………………… 2                 Выходное сопротивление, Ом ………………………………… 100                 Глубина модуляции звуковой частоты сигналом, % …… 30                Диапазон модулирующих частот, Гц …………………………   30 … 3 х10⁴                Погрешность установки частоты % ……………………………   ± 10   Генератор ( на Рис. ), состоит из собственно генератора РЧ ( транзистор VT1 ), эмиттерного повторителя ( транзистор VT2 ), выходного усилителя ( транзиcтор  VT4 ) и амплитудного модулятора ( транзистор VT3 ).

   Требуемый поддиапазон генерируемых частот выбирают переключателем S1, перестраивают генератор сдвоенным блоком конденсаторов переменной ёмкости С6 ( обе секции включены параллельно). Диод VD1 в цепи затвора транзистора VT1 выполняет функцию ограничителя, повышающего стабильность амплитуды выходного сигнала при перестройки генератора ( в пределах поддиапазона ). Резисторы R1* – R4* ослабляют положительную обратную связь, улучшая форму колебаний. Напряжение питания этого каскада стабилизировано стабилитроном VD2.   С истока транзистора VT1 напряжение высокочастотных колебаний поступают на эмиттерный повторитель, обеспечивающий развязку между генератором и нагрузкой. Напряжение, развиваемое генератором ( транзистор VT1 ) существенно больше требуемого для нормальной работы последующих каскадов. Поэтому на выходной усилитель сигнал подаётся с делителя, образованного резисторами R9 и R10 в эмиттерной цепи транзистора VT2.   Выходной широкополосный усилитель ( транзистор VT4 ) выполнен по схеме с общим эмиттером. Его нагрузкой служит переменный резистор R15, с движка которого сигнал поступает на выходной коаксиальный разъём X2. Для того чтобы обеспечить достаточно широкую полосу выходного усилителя, сопротивление этого резистора должно быть не более 150 Ом. Тогда при ёмкостной нагрузки около 50 пФ ( ёмкость коаксиального кабеля длинной около 0,7 м ) полоса пропускания усилителя 20 … 30 МГц. При этом через транзисторы необходимо пропустить относительно большой ток ( около 10 мА ); падение напряжения на резисторе R15 должно быть примерно в 2 раза больше амплитуды выходного сигнала.   Амплитудная модуляция осуществляется в выходном каскаде. Транзистор VT3 модулятора включён по постоянному току последовательно с транзистором VT4, а модулирующее напряжение с разъёма Х1 поступает одновременно на базы обоих транзисторов ( на VT4 через R13* ). В результате получается смешанная ( коллекторно-базовая ) модуляция выходного сигнала. Используя такую модуляцию, простым увеличением напряжения ЗЧ можно получить почти 100 % – ную модуляцию высокочастотного сигнала при малых нелинейных искажениях. Включают модуляцию выключателем S2.   В генераторе использован малогабаритный сдвоенный блок ( его секции при монтаже соединяют параллельно ) конденсаторов переменной ёмкости с твёрдым диэлектриком КПТМ-4 ( от транзисторных радиоприёмников «Нейва», «Этюд», «Сигнал», «Орбита» ). Ось блока удлинена отрезком латунного прудка диаметром 4 и длинной 18 мм. С одного конца в нём просверлено осевое отверстие глубиной 8 мм, в котором затем нарезана резьба М2. Для соединения использована стальная шпилька М2 х 8, которую ввинчивают на клее БФ-2 в резьбовое отверстие в оси блока КПЕ, а на выступающий конец на том же клее до отказа навинчивают пруток-удлинитель.   В приборе можно использовать любой полевой транзистор серии КП303 и любые маломощные кремниевые высокочастотные транзисторы.   Статический коэффициент передачи тока транзисторов VT2 и VT4 должен быть не менее 60, транзистора VT3 не менее 30. Диод – любой кремниевый высокочастотный.   Катушки генератора L1 и L2 намотаны на ферритовых кольцах М1000НМ – А – К10 х 6 х 4,5 ( внешний диаметр 10, внутренний – 6, высота 4,5 мм, феррит марки 1000НМ ). Первая из них содержит 25 + 50 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,15 мм, вторая – 7 + 14 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,41 мм. Катушки L3 и L4 намотаны соответственно на ферритовых стержнях М600НН-2-СС3,5 х 20 ( диаметр 3,5, длинна 20 мм ) и М600НН-3-СС2,8 х 12 ( диаметр 2,8, длинна 12 мм ). Катушка L3 состоит из 10 + 20 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм.

Э. П. Борноволоков, В. В. Фролов «РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ СХЕМЫ» Киев, «Техника», 1985г, стр.216 – 218

Итак, самый главный блок любого передатчика – это генератор. От того, насколько стабильно и точно работает генератор, зависит, сможет ли кто-то поймать переданный сигнал и нормально его принимать. В интернете валяется просто уйма различных схем жучков, в которых используются различные генераторы. Сейчас мы немного классифицируем все это.

Классика жанра — генератор ВЧ

Транзистор включен по схеме с общей базой. Резисторный делитель напряжения R1- R2 создает на базе смещение рабочей точки. Конденсатор C3 шунтирует R2 по высокой частоте.

R3 включен в эмиттерную цепь для ограничения тока протекающего через транзистор.

Конденсатор C1 и катушка L1 образуют частотозадающий колебательный контур.

Кондер C2 обеспечивает положительную обратную связь (ПОС), необходимую для генерации.

Механизм генерации

Упрощенно схему можно представить так:

Вместо транзистора мы ставим некий «элемент с отрицательным сопротивлением». По сути – усилительный элемент. То есть, ток на его выходе больше, чем ток на входе (так вот хитро).

К входу этого элемента подключен колебательный контур. С выхода элемента на этот же колебательный контур подана обратная связь (через кондер C2). Таким образом, когда на входе элемента ток увеличивается (происходит перезарядка контурного конденсатора), увеличивается ток и на выходе. Через обратную связь, он подается обратно на колебательный контур – происходит «подпитка». В результате, в контуре устаканиваются незатухающие колебания.

Все оказалось проще пареной репы (как всегда).

Разновидности

В безбрежном инете можно еще встретить такую реализацию этого же генератора:

Схема называется «емкостная трехточка». Принцип работы – тот же.

Во всех этих схемах сгенерированный сигнал можно снимать либо непосредственно с коллектора VT 1, либо использовать для этого катушку связи, связанную с контурной катушкой.

Индуктивная трехточка

Эту схему выбираю я, и советую вам.

Катушка L1 имеет отвод, к которому подключен эмиттер транзистора. Этот отвод должен быть расположен не ровно посередине, а ближе к «холодному» концу катушки (то есть тому, который соединен с проводом питания). Кроме того, можно вообще не делать отвод, а намотать дополнительную катушку, то есть – сделать трансформатор:

Эти схемы идентичны.

Механизм генерации:

Для понимания того, как работает такой генератор, давайте рассмотрим именно вторую схему. При этом, левая (по схеме) обмотка будет вторичной, правая – первичной.

Когда на верхней обкладке C1 увеличивается напряжение (то есть, ток во вторичной обмотке течет «вверх»), то на базу транзистора через конденсатор обратной связи C2 подается открывающий импульс. Это приводит к тому, что транзистор подает на первичную обмотку ток, этот ток вызывает увеличение тока во вторичной обмотке. Происходит подпитка энергией. В-общем – то, все тоже довольно просто.

Разновидности

Мое небольшое ноу-хау: можно поставить между общим и базой диод:

Этот диод ускоряет перезаряд C2, что приводит к увеличению мощности генерируемого сигнала. Однако, вместе с тем, это вносит в сигнал нелинейные искажения, так что на выходе придется ставить фильтры НЧ для подавления паразитных гармоник.

Сигнал во всех этих схемах снимаем с эмиттера транзистора либо через дополнительную катушку связи непосредственно с контура.

Двухтактный генератор для ленивых

Самая простая схема генератора, какую только мне приходилось когда-либо видеть:

В этой схеме легко улавливается схожесть с мультивибратором. Я вам скажу больше – это и есть мультивибратор. Только вместо цепочек задержки на конденсаторе и резисторе (RC-цепи), здесь используются катушки индуктивности. Резистор R1 устанавливает ток через транзисторы. Кроме того, без него генерация просто-напросто, не пойдет.

Механизм генерации:

Допустим, VT1 открывается, через L1 течет коллекторный ток VT1. Соответственно, VT2 закрыт, через L2 течет открывающий базовый ток VT1. Но поскольку сопротивление катушек раз в 100…1000 меньше сопротивления резистора R1, то к моменту полного открытия транзистора, напряжение на них падает до очень маленького значения, и транзистор закрывается. Но! Поскольку до закрытия транзистора, через L1 тек большой коллекторный ток, то в момент закрытия происходит выброс напряжения (ЭДС самоиндукции), который подается на базу VT2 открывает его. Все начинается по новой, только с другим плечом генератора. И так далее…

Этот генератор имеет только один плюс – простота изготовления. Остальные – минусы.

Поскольку в нем отсутствует четкое времязадающее звено (колебательный контур или RC-цепь), то частоту такого генератора рассчитать весьма сложно. Она будет зависеть от свойств применяемых транзисторов, от напряжения питания, от температуры и т.д. Во-общем, в серьезных вещах этот генератор лучше не использовать. Однако, в диапазоне СВЧ его применяют довольно часто.

Двухтактный генератор для трудолюбивых

Другой генератор, который мы рассмотрим – тоже двухтактный. Однако, он содержит колебательный контур, что делает его параметры более стабильными и прогнозируемыми. Хотя, по сути, он тоже довольно прост.

Вот он

Что мы здесь видим?

Опытный глаз (да и не сильно опытный), обнаружит и в этой схеме схожесть с мультивибратором. Ну что же – оно так и есть!

Чем примечательна данная схема? Да тем, что ввиду использования двухтактного включения, она позволяет развивать двойную мощность, по сравнению со схемами 1-тактных генераторов, при том же напряжении питания и при условии применения тех же транзисторов. Во как! Ну, в общем, у нее почти нет недостатков 🙂

Механизм генерации

При перезаряде конденсатора в одну или другую сторону, через один из конденсаторов обратной связи поступает ток на соответствующий транзистор. Транзистор открывается, и добавляет энергию в «нужном» направлении. Вот и вся премудрость.

Особо изощренных вариантов исполнения этой схемы я не встречал…

Теперь немного креатива.

Генератор на логических элементах

Если использование транзисторов в генераторе кажется вам несовременным или громоздким или недопустимым по религиозным соображениям – выход есть! Можно использовать вместо транзисторов микросхемы. Обычно используется логика: элементы НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, реже – Исключающее ИЛИ. Вообще говоря, нужны только элементы НЕ, остальное – излишества, только лишь ухудшающие скоростные параметры генератора.

Смотрим:

Видим страшную схему.

Квадратики с дырочкой в правом боку – это инвертеры. Ну или – «элементы НЕ». Дырочка как раз указывает на то, что сигнал инвертируется.

Что такое элемент НЕ с точки зрения банальной эрудиции? Ну, то есть, с точки зрения аналоговой техники? Правильно, это усилитель с обратным выходом. То есть, при увеличении напряжения на входе усилителя, напряжение на выходе пропорционально уменьшается . Схему инвертера можно изобразить примерно так (упрощенно):

Итак, смотрим схему генератора. Имеем:

Два инвертера ( DD1.1, DD1.2)

Резистор R1

Колебательный контур L1 C1

Заметьте, что колебательный контур в этой схеме – последовательный. То есть, конденсатор и катушка стоят друг за другом. Но это – все равно колебательный контур, он рассчитывается по тем же формулам, и ничуть ни хуже (и не лучше) своего параллельного собрата.

Начнем сначала. Зачем нам нужен резистор?

Резистор создает отрицательную обратную связь (ООС) между выходом и входом элемента DD1.1. Это надо для того, чтобы держать под контролем коэффициент усиления – это раз, а также – чтоб создать на входе элемента начальное смещение – это два. Как это работает, подробно мы рассмотрим где-нибудь в обучалке по аналоговой технике. Пока что уясним, что благодаря этому резистору, на выходе и входе элемента, в отсутствие входного сигнала, устаканивается напряжение, равное половине напряжения питания. Точнее – среднему арифметическому напряжений логических «нуля» и «единицы». Не будем пока на этом заморачиваться, у нас еще много дел…

Итак, на одном элементе мы получили инвертирующий усилитель. То есть, усилитель, который «переворачивает» сигнал вверх ногами: если на входе много – на выходе мало, и наоборот. Второй элемент служит для того, чтобы сделать этот усилитель неинвертирующим. То есть, он переворачивает сигнал еще раз. И в таком виде, усиленный сигнал подается на выход, на колебательный контур.

А ну-ка, смотрим внимательно на колебательный контур? Как он включен? Правильно! Он включен между выходом и входом усилителя. То есть, он создает положительную обратную связь (ПОС). Как мы уже знаем из рассмотрения предыдущих генераторов, ПОС нужна для генератора, как валерьянка для кота. Без ПОС ни один генератор не сможет что? Правильно – возбудиться. И начать генерацию…

Все наверно знают такую вещь: если к входу усилителя подключить микрофон, к выходу – динамик, то при поднесении микрофона к динамику, начинается противный «свист». Это – ни что иное как генерация. Мы же подаем сигнал с выхода усилителя на вход. Возникает ПОС. Как следствие, усилитель начинает генерить.

Ну, короче, посредством LC -цепочки в нашем генераторе создается ПОС, приводящая к возбуждению генератора на резонансной частоте колебательного контура.

Ну что, сложно?Если (сложно) { чешем (репу) ; читаем еще раз; }

Теперь поговорим о разновидностях подобных генераторов.

Во-первых, вместо колебательного контура, можно включить кварц. Получится стабилизированный генератор, работающий на частоте кварца:

Если в цепь ОС элемента DD1.1 включить вместо резистора колебательный контур – можно завести генератор на гармониках кварца. Для получения какой-либо гармоники, нужно, чтобы резонансная частота контура была близка к частоте этой гармоники:

Если генератор делается из элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ, то входы этих элементов нужно запараллелить, и включать как обычный инвертор. Если используем Исключающее ИЛИ, то один из входов каждого элемента сажается на + питания.

Серии ТТЛШ: К555, К531, КР1533 Например, микросхема К1533ЛН1 – 6 инверторов. Серии КМОП: КР1554, КР1564 (74 AC , 74 HC ), например – КР1554ЛН1 На крайний случай – старая добрая серия К155 (ТТЛ). Но ее частотные параметры оставляют желать лучшего, так что – я бы не стал использовать эту логику.

Рассмотренные здесь генераторы – далеко не все, что могут повстречаться вам в этой нелегкой жизни. Но зная основные принципы работы этих генераторов, будет уже намного проще понять работу других, укротить их и заставить работать на себя 🙂

Источник: radiokot.ru

Поделиться в соц сетях

Используемые источники:

• http://www.mastervintik.ru/samodelnyj-vch-generator/
• https://admarkelov.ru/sxemy-izmeritelnyx-generatorov/generator-signala-vch-sxema.html
• https://sciencestory.ru/shemyi-generatorov-vyisokoy-chastotyi-vch/