Журнал Радио 1 номер 1971 год.

Журнал Радио 1 номер 1971 год. ЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ Инж. Ю. БАРАНОВ

При конструировании звукового генератора в любительских условиях одной из основных трудностей является выбор детали, при помощи которой будет осуществляться плавная перестройка частоты. В ламповых генераторах, как правило, применяется схема с фазирующей цепочкой (мост Вина), в которой используется сдвоенный блок конденсаторов переменной емкости с максимальной емкостью 500 ≈ 1000 пф. Применение такого блока в генераторах на обычных транзисторах затруднено, так как входное сопротивление транзисторных каскадов значительно меньше, чем ламповых, поэтому практически не удается получить генерирование частот ниже 200 ≈ 300 гц. Применение сдвоенных переменных резисторов для управления транзисторным генератором тоже вызывает ряд затруднений, ввиду того, что такие резисторы имеют большие допуски не только по номинальному значению, но и по точности согласования между собой. Поэтому при изменении угла поворота значения обоих резисторов изменяются неодинаково, что приводит к большим колебаниям величины генерируемого напряжения и даже срыву колебаний.

В описываемом генераторе используется полевой транзистор. Характерной чертой его является высокое входное сопротивление. При использовании кремниевых полевых транзисторов оно достигает 50 ≈ 100 Мом. Поэтому появляется возможность использовать для перестройки частоты блок конденсаторов переменной емкости.

Диапазон частот звукового генератора, предлагаемого вниманию читателей, от 10 гц до 100 кгц. Он разбит на четыре поддиапазона: 10≈ 100 гц, 100 гц ≈ 1 кгц, 1 ≈ 10 кгц, 10≈100 кгц. Амплитуда выходного сигнала плавно регулируется в пределах от 200 мкв до 2 в. Выходное сопротивление генератора ≈ 300 ом, коэффициент нелинейных искажений по всему диапазону ≈ не более 1%, неравномерность амплитудно-частотной характеристики ≈ не более 0,3 дб. Погрешность выходного аттенюатора составляет не более 3%, а измерения амплитуды выходного сигнала ≈ не более 2 ≈ 3%.

Прибор питается от сети переменного тока 127 или 220 в частотой 50 гц и нормально работает при колебаниях напряжения +15%.

Принципиальная схема генератора приведена на рис. 1.


Увеличить

Задающий генератор собран на транзисторах Т1≈Т3 по схеме трехкаскадного усилителя с непосредственной связью, имеющего две отдельные цепи обратной связи между каскадами на транзисторах Т1 и Т3. Первая цепь, состоящая из резисторов R1 (R3, R5, R7), R2 (R4, R6, R8) и конденсаторов С1≈С4 создает положительную обратную связь (мост Вина), обеспечивающую условия, необходимые для возникновения колебаний и изменения частоты генератора, которое производится грубо при помощи переключателя П1 и точно ≈ при помощи блока конденсаторов переменной емкости С1С2-

Для стабилизации выходного напряжения задающего генератора, которое зависит от частоты, служит вторая цепь ≈ отрицательной обратной связи, состоящая из термистора R49 и конденсатора С5. Эта цепь работает следующим образом. При увеличении напряжения на эмиттере транзистора T3 возрастает ток, протекающий через термистор R49, и его сопротивление падает. Вследствие этого увеличивается глубина отрицательной обратной связи. В результате коэффициент усиления каскада на транзисторе T1 уменьшается и напряжение на эмиттере транзистора Т3 соответственно понижается. При уменьшении напряжения на эмиттере Т3 процессы будут обратными.

Для повышения температурной стабильности амплитуды сигнала на выходе генератора введена еще одна цепь отрицательной обратной связи в эмиттере транзистора Т4 буферного каскада, в которую включен термистор R50. При повышении окружающей температуры напряжение на эмиттере транзистора Т3 понижается из-за увеличения отрицательной обратной связи, вызванного падением сопротивления термистора R49. В результате уменьшается также напряжение сигнала на коллекторе транзистора Т4. Но повышение окружающей температуры приводит и к понижению сопротивления термистора R50, вследствие чего уменьшается отрицательная обратная связь по переменному току в каскаде на транзисторе Т4 и усиление этого каскада повышается. В конечном результате на входе эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе Т5, будет поддерживаться постоянное по амплитуде напряжение. Конденсатор С7 необходим для подъема амплитудно-частотной характеристики генератора на высокочастотном участке поддиапазона 10≈100 кгц. Плавное изменение выходного напряжения осуществляется при помощи потенциометра R17. Режим буферного каскада (T4) устанавливается подбором резистора R15, а эмиттерного повторителя (Т5) ≈ подбором резистора R19. Эмиттерный повторитель служит для согласования генератора с выходным делителем напряжения, который выполнен из последовательно соединенных П-образных звеньев, включающих в себя резисторы R2з ≈ R29- Выбранная схема делителя обеспечивает постоянство выходного сопротивления, независимо от положения переключателя П2. Делитель позволяет получить ослабление 20, 40 и 60 дб.

На транзисторах Т9 и Т10 собран электронный вольтметр по схеме двухкаскадного усилителя с непосредственной связью. Для повышения температурной стабильности и уменьшения нелинейных искажений, усилитель вольтметра охвачен отрицательной обратной связью по току, которая подается с эмиттера Т10 через резистор R43 на базу T9. Большое усиление каскадов усилителя позволило ввести для улучшения линейности амплитудной характеристики электронного вольтметра цепь глубокой отрицательной обратной связи по напряжению: коллектор Т10 ≈ измерительный мост≈ резистор R42. Вследствие этого линейность показаний выходного измерительного прибора существенно повышается. Диод Д7 дополнительно корректирует шкалу на начальном участке. Эти меры позволяют получить линейность шкалы не хуже 1,5-2%.

Внешнее оформление звукового генератора может быть самым различным и определяется в основном размерами шкалы, блоком конденсаторов переменной емкости и стрелочным прибором. На передней панели кроме шкалы установки частот и микроамперметра располагаются: переключатели поддиапазонов П1 и П2, потенциометр R17, выключатель Bk1: и индикаторная лампа Л1. Детали задающего генератора вместе с блоком конденсаторов переменной емкости собирают в одном узле и тщательно экранируют. Резисторы аттенюатора устанавливают непосредственно на переключателе П2. Остальные детали генератора размещаются на двух платах: на одной ≈ буферный каскад (T4), эмпттерный повторитель (Т5) и электронный вольтметр (T9, Т10), на другой ≈ блок питания.

В генераторе можно применить детали любых типов. Блок конденсаторов переменной емкости С1С2 использован трехсекционный от радиоприемника ╚Сакта╩ (3X510 пф). Среднюю секцию статорных пластин, закрепленную на четырех фарфоровых стойках, делят на две равные части путем разрезания пластинодержателей и удаления средней пластины. Затем соединяют полученные половины статора средней секции с крайними секциями. В результате будет получен сдвоенный блок конденсаторов с максимальной емкостью каждой секции 750 пф. Можно применить и двухсекционный конденсатор 2X510 пф, но в этом случае перекрытие частот на концах смежных поддиапазонов будет ограничено. Для плавной и более точной настройки на заданную частоту, блок конденсаторов снабжен верньерным устройством с передаточным числом 1 : 6. Взамен термисторов Т9Е, использованных в генераторе, можно установить ТП2/0,5, что даст лучшие резул ьтаты.

Измерительный прибор ИП1 может быть применен любого типа с чувствительностью от 100 мка до 1 ма. Резисторы R1 ≈ R8, входящие в состав частотно-задающих цепей, должны иметь допуск не хуже ╠5%. Чтобы обеспечить точность аттенюатора 3%, необходимо подобрать для него резисторы R23 ≈ R29 с точностью не хуже 0,7%.

В генераторе могут быть применены полевые транзисторы КП102 с индексами от Е до Л. Вместо транзистора П214 можно установить П217. Транзистор Т5 необходимо установить на радиаторе, конструкция которого дана на рис. 2. В месте соприкосновения с радиатором с транзистора нужно снять слой краски.

Сетевой трансформатор Тр1 намотан на сердечнике из трансформаторной стали Ш 12X30. Обмотка Iа имеет 2120 витков, а I6 ≈ 1540 витков провода ПЭВ 0,15, экранирующая обмотка ≈ один слой ПЭВ 0,25, обмотка II ≈ 353 витка ПЭВ 0,25 и обмотка III ≈ 300 витков ПЭВ 0,15.

Налаживание и градуировка генератора производятся при помощи звукового генератора, осциллографа, авометра и лампового вольтметра любых типов.

При правильно выполненном монтаже и исправных деталях стабилизатор сразу же начнет работать. Налаживание его сводится к установке потенциометром R36 выходного напряжения 20 в. Подробно такой стабилизатор описан в ╚Радио╩, 1969, ╧ 3.

Затем налаживают задающий генератор (каскады на транзисторах Т1 ≈ T3). Сначала проверяют режимы работы транзисторов по постоянному току. Для этого необходимо отпаять соединительные проводники от движков переключателя П1а и потенциометра R11. Напряжение на базе и соответственно на эмиттере транзистора Т3 может значительно отличаться от указанного в схеме, в зависимости от напряжения отсечки полевого транзистора T1. Необходимый режим задающего генератора в этом случае устанавливается резистором R12. Если напряжение меньше указанного в схеме, то необходимо увеличить сопротивление этого резистора, если больше ≈ уменьшить. Пределы изменения сопротивления резистора R12 5 ≈ 40 ком.

После этого следует проверить режимы буферного каскада (транзистор Т4) и эмиттерного повторителя (транзистор Т5), Если напряжения отличаются от указанных в схеме, то необходимо подобрать соответственно резисторы R15 и R19.

Работу каскадов по переменному току проверяют, начиная с последнего каскада (Т5). К выходу генератора подключают осциллограф и ламповый вольтметр. Переключатель П2 устанавливают в положение ╚0╩. Звуковой генератор, настроенный на частоту 1000 гц, через дополнительный разделительный конденсатор емкостью 1 мкф соединяют с базой транзистора Т5. Увеличивая напряжение эталонного генератора, наблюдают синусоиду, видную на экране электроннолучевой трубки осциллографа. В правильно работающем каскаде она не должна искажаться до выходного напряжения 2,7 ≈ 3в, измеренного ламповым вольтметром. Коэффициент передачи эмиттерного повторителя должен быть не менее 0,97≈0,99.

Далее сигнал эталонного звукового генератора подают на базу транзистора T4 и, установив движок потенциометра R17 в нижнее (по схеме) положение, проверяют коэффициент усиления двух последних каскадов (транзисторы T4 и T5), который должен быть в пределах 3≈5 при максимальном напряжении неискаженной синусоиды на выходе не менее 2,7≈3 в. Затем необходимо проверить выходное напряжение и коэффициент усиления задающего генератора. Для этого осциллограф подключают к эмиттеру транзистора Тз, а эталонный звуковой генератор ≈ к затвору полевого транзистора Т1. Увеличивая напряжение этого генератора, следят, чтобы искажения синусоиды не наступали до тех пор, пока ее амплитуда не превысит 3,5≈4,5 в. При максимальной неискаженной синусоиде на эмиттере транзистора Т3 коэффициент усиления задающего генератора должен составлять от 4 до 15 (в зависимости от параметров полевого транзистора T1).

Отрегулировав генератор на частоте 1000 гц, следует проверить его частотную характеристику. Изменяя частоту эталонного звукового генератора, подключенного к затвору транзистора и, поддерживая его выходное напряжение постоянным, наблюдают за напряжением на выходных зажимах налаживаемого генератора. Оно должно изменяться не более чем иа 1,5≈2% во всем рабочем диапазоне частот. Если на высокочастотном участке диапазона имеет место завал или подъем частотной характеристики более чем на 2%, нужно подобрать емкость конденсатора С7. После окончания проверки частотной характеристики припаивают обратно временно отсоединенные движки R11 и П1а. Переключатель П1 устанавливают в положение ╚Х10╩ (поддиапазон 100 гц ≈ 1 кгц) а блок конденсаторов С1С2 ≈ на максимальную емкость. К эмиттеру транзистора Т3 подключают осциллограф и ламповый вольтметр переменного тока. Поворачивая движок потенциометра R11, добиваются устойчивой генерации сигнала с неискаженной синусоидальной формой. Затем перестраивают генератор на высокочастотный конец поддиапазона. Если амплитуда сигнала при этом изменилась, восстанавливают (примерно) ранее отмеченное значение ее тем же потенциометром R11. Далее, перестраивая генератор снова на низкочастотный конец поддиапазона, повторяют то же самое. Проделав эту операцию три ≈ четыре раза, можно добиться практически постоянной амплитуды генерируемого сигнала по всему поддиапазону. В зависимости от разброса параметров термистора R49 и положения движка потенциометра R11 установившееся значение этой амплитуды по всему диапазону частот генератора будет в пределах 1,5≈3 в при неискаженной синусоиде.

Границы поддиапазонов устанавливают, подбирая попарно резисторы R1 (R3, R5, R7) и R2 (R4, R6, R8).

После этого, подключив вольтметр переменного тока к выходу генератора, устанавливают выходное напряжение звуковой частоты 2в подбирая соотношение резисторов R13 и R14 (можно включить вместо них потенциометр сопротивлением 1,8 ком).

Затем можно приступить к налаживанию электронного вольтметра. Режимы транзисторов T9, T10 устанавливают подбором резистора R43 (при отключенном конденсаторе С10). Настройка вольтметра по переменному току проводится таким образом. Подключают ламповый вольтметр к выходным зажимам генератора, который настраивают на частоту 1000 гц. Поворачивая движок потенциометра R17, устанавливают напряжение выходного сигнала 2 в. Потом, подбирая резистор R38, заставляют стрелку измерительного прибора ИП1 остановиться на последнем делении шкалы. Далее перестраивают генератор на частоту 100 кгц и, подбирая кондепсатор С13, устанавливают стрелку ИП1, опять-таки на последнее деление шкалы.

Чтобы погрешность электронного вольтметра не превышала 2≈3%, следует применить в нем стрелочный прибор класса точности 1 ≈ 1,5, а налаживание производить с помощью лампового вольтметра, имеющего погрешность измерения не более 1 ≈ 0,5%.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 1 номер 1971 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.