КОМБІНОВАНИЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛІВ

РАДІО № 1. 1993 р., с.25-27
РАДІО № 2. 1993 р., с.33-35

Описи генераторів сигналів з широким спектром частот вже неодноразово з'являлися на сторінках журналу. Однак на базі цих розробок створення генератора сигналів радіочастот (РЧ) з поддіаіазоном звукових частот (ЗЧ) не представляється можливим. У описуваному генераторі пропонується технічне рішення побудови універсального приладу, що виконує формування коливань як ЗЧ (О. .. 20 кГц), так і РЧ (0,15 … 30 МГц) сигналів. При цьому зміна частоти в піддіапазоні ЗЧ здійснюється тим же функціо-нальним елементом (конденсатором змінної ємності), що й на РЧ поддіпазонах.

Прилад призначений для налаштування РЧ та ЗЧ каналів радіоприймачів, передавачів, УЗЧ і вузлів звуковідтворювальної апаратури. Весь діапазон частот генеруються сигналів розбитий на 10 поддіпазонов: 0 … 20, 150 … 450. 400 … 500 кГц, 0,5 … 1,5, 1,5 … 4,5, 4 … 11, 9 … 15, 13 … 21, 18 … 26 і 21 … 30.5 МГц.

Напруга сигналів РЧ з максимальною амплітудою 0,5 В (вихід XS3) можна використовувати для налаштування окремих LC коливальних контурів і виміру параметрів індуктивності і ємності елементів. Високочастотний вихід (XW1) з амплітудою 100 мВ призначений для роботи з виносним атенюаторів, які мають коефіцієнт ділення 1:1, 1:10, 1:100, 1:1000.

Універсальний прилад має вбудований модулятор – генератор з частотою 1000 Гц і вихідною напругою 0,5 … 0,6 В. Максимальна глибина модуляції на частотах до 10 МГц – 50%, понад 10 МГц – 70%.

Сигнали ЗЧ з максимальною амплітудою 0,5 В мають плавне регулювання з виходом на внутрішній аттенюатор (1:1, 1:10 і 1:100). Нелінійні спотворення генерованих коливань ЗЧ в інтервалі частот 0,4 … 20 кГц-менш 6%, нерівномірність АЧХ в зазначеному інтервалі частот – 10%. Для розширення експлуатаційних можливостей каналу ЗЧ в прилад введено окремий УМЗЧ з вихідною потужністю 1 Вт.

Споживана приладом потужність від мережі при роботі на піддіапазонах РЧ – 0,4, 34 – 0,8 і під час роботи вбудованого УМ ЗЧ – 4 Вт. Прилад змонтований у корпусі (рис.1) з дюралюмінію і має розміри 194х150х85 мм, маса приладу з високочастотним кабелем РК75 (довжина 0,7 м) і атенюаторів не перевищує 1,5 кг.

Характерна особливість побудови каналу ЗЧ (його структурна схема показана на рис.2) укладена в способі отримання коливань звукових частот. Він базується на виділенні фільтром нижніх частот (ФНЧ) сигналу різницевої частоти f ЗЧ = f П – f O з гармонік сигналів змішувачі ля, на вхід якого подані сигнали двох високочастотних генераторів – перелаштовуватися з частотою fП і стабільної частоти Гц. У даному приладі прийняті значення f П МАКС = f Про = 320 кГц і fП П макс. = ЗООкГц. що забезпечує f ЗЧмакс =f про -f Пмін.

Конструкція приладу модульна і складається з чотирьох блоків: А1 (вузол комутації піддіапазонів), А2 (генератор радіочастотних коливань), А4 (модулятор і формувач коливань сигналів ЗЧ), А6 (УМЗЧ і блок живлення) та двох атенюаторів A3 і А5.

Вузол комутації піддіапазонів (А1). Його схема наведена на рис.3. Цей блок виконує функції комутації котушок індуктивностей LI – L10 і конденсаторів С1 – С10 коливальних контурів задаючого РЧ генератора і включення каналу ЗЧ. Цифровий індекс котушок індуктивностей і конденсаторів відображає приналежність до того чи іншого піддіапазону, тому в індексації конденсаторів є пропуски, а в піддіапазонах 8 і 10 кілька конденсаторів мають однакові позиційні позначення (для їх відмінності введені додаткові індекси).

Генератор радіочастотних коливань (А2). Блок складається (мал.3) з задаючого каскаду на транзисторах VT1 і VT2, виконаного за схемою балансного підсилювача з колекторно-емітерний зв'язком між транзисторами. У ланцюг колектора транзистора VT1 підключений частотоопределяющій коливальний LC-контур блоку А1. На транзисторі VT3 виконаний емітерний повторювач, узгоджувальний роботу генератора РЧ коливань з навантаженням і ланцюгами підключення вимірювальних приладів. Плавне регулювання рівня вихідного сигналу проводиться змінним резистором RP. Для індикації рівня вихідного сигналу мілівольтметри постійного струму в блоці передбачено двухполуперіодний випрямляч РЧ коливань, виконаний на діодах VD1 і VD2. Випрямлена напруга через резистор R9 виведено на роз'єм XS2.

Сумарне значення струму транзисторів VT1 і VT2 не перевищує 1 мА. Управління цим струмом відбувається по ланцюгу з виведенням 2, чим і досягнута модуляція високочастотних коливань низькочастотним сигналом з частотою 1000 Гц.

Нормований напруга для регулювання радіочастотних трактів апаратури виведено через коаксіальний з'єднувач XW1 на аттенюатор A3. Аттенюатор виконаний у вигляді дільника напруги сигналу і має три ступені поділу, від кожної з яких зроблено висновок на відповідний вихід.

Формувач сигналу ЗЧ і модуляційної генератор (А4). У блок (рис.4) входить генератор стабільної частоти 320 кГц, виконаний за схемою ємнісної трехточкі на транзисторі VT1. Коливання генератора з ємнісного дільника С4С5 через буферний каскад на транзисторі VT2, що одночасно виконує і функції формування парафазних сигналів з частотою f 0 подаються на діодний змішувач (VD1 VD2). До спільної точки включення діодів через емітерний повторювач на транзисторі VT3 з дільником R15 R18 надходить сигнал f П заду-ючої генератора з перебудовується частотою. У результаті роботи змішувача на навантаженні-резистори R17-формуються напруги сигналів різницевих частот (f 0 – f П ), А також гармонійних і комбінаційних складових.

Виділення сигналу звукової частоти виконується фільтром нижніх частот (ФНЧ) C9L12C10 з частотою зрізу 25 кГц. На транзисторах VT4 – VT7 виконаний підсилювач звукової частоти з глибокою негативного зворотного зв'язком (ООС). Елементи С12 і R24 ланцюга ООС коригують АЧХ в області нижніх і середніх частот, a R20 і R25 здійснюють стабілізацію режиму роботи підсилювача по постійному струму. Вихідний сигнал змінного резистора R28 подається на аттенюатор ЗЧ (блок А5).

На транзисторі VT8 виконаний модулюючий генератор. Він формує синусоїдальний сигнал частотою 1000 Гц.

УМЗЧ і блок живлення (А6). Схема пристроїв показана на рис.5. УМЗЧ трехкаскадний на транзисторах VT1 – VT4 виконаний за типовою схемою підсилювача постійного струму з безтрансформачорним виходом. І вхід і вихід УМЗЧ, виведені на гнізда, що дозволяє використовувати його не тільки при роботі з генеруються самим приладом сигналами, але і при необхідності використовувати УМЗЧ як нормуючий при роботі із зовнішніми сигналами звуковий частоти. Для роботи в такому режимі передбачено автономне включення УМЗЧ по ланцюгу харчування + 16 В тумблером SA1.

Блок живлення складається з трансформатора живлення Т1, мостового двухполуперіодного випрямляча на діодах VD2 – VD5 і компенсаційного стабілізуючого пристрою на транзисторах VT5 і VT6.

Випрямлений струм з напругою + 16 В згладжується конденсатором С6 і використовується для живлення УМЗЧ і для подачі на стабілізатор живлення. Напруга на виході стабілізатора +9 В. Запропонований варіант компенсаційного стабілізатора хоча і не містить спеціальних елементів захисту, але має тригерних властивістю, що використовуються для його захисту від перевантажень. У нормальному режимі роботи (споживаний струм менше 150 мА) збільшення вихідного струму Iвих веде до збільшення струму Iе керуючого транзистора VT6 та зменшення струму 1ст, стабілітрон VD6. Сумарний струм Iе + IСТ c збільшенням струму Iвих також зменшується. У цьому режимі при коливаннях напруги на навантаженні в ланцюг база-емітер транзистора VT6 надходить напруга з полярністю, відповідної ООС. При виникненні перевантаження струм I = 0, що еквівалентно розриву ланцюга, що зв'язує емітером транзистора VT6 з ланцюгом виходу. У результаті цього полярність напруги на переході база-емітер транзистора VT6 змінюється на зворотну, зворотній зв'язок стає позитивної і найменше зменшення вихідної напруги, викликане збільшенням Iвих призводить до лавиноподібного закривання транзисторів VT6 і VT5.

КОМБІНОВАНИЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛІВ

КОНСТРУКЦІЯ


Рис.6.


Деталі. Конструкція комбінованого генератора виконана з урахуванням наявних у радіоаматорів радіоелементів, які могли зібратися у них в результаті тривалих занять улюбленою справою. Саме з цієї причини при розробці схемотехніки зроблено наголос на застосування напівпровідникових приладів, свого часу вельми популярних у радіоконструктора. Але це не означає, що використання більш сучасної елементної бази неможливо. Наприклад, замість КГ201А, КТ315Б, МП37 цілком підійдуть транзистори груп КГ3102, КГ368, замість КТ203А, МП25А – КТ208, КТ209, КТ3107, транзистори П605, П214Г замінимі транзисторами груп КТ814, КГ973, а П701 – КТ815 і КТ972 з тим же буквеним індексом, що і транзистор VT4 блоку А6.

Аналогічний підхід і до вибору конденсаторів і резисторів. В авторській конструкції були використані керамічні конденсатори КТ-1, КТ-2, КЛС, К10-7В, слюдяні КСВ-1, металопаперові МБМ, оксидні K50-6, К50-12. Крім названих, придатні керамічні конденсатори КМ-3, КМ-4, КМ-5, КМ-6, К73-11 та інші.

Ялинок конденсаторів змінної ємності (КПЕ) С1 двосекційний від старих лампових радіол. Секція КПЕ С1.1 піддана доопрацювання. Для отримання зміни ємності в зазначених межах вона містить три статорних і дві роторні пластини, решта акуратно демонтовані. Постійні резистори – МЛТ, змінні – СПЗ-9а.

Перемикач піддіапазонів SA1 блоку А1 галетним ПГ2 або ПГЗ з функцією 11ПЗН. Він доповнений стеклотекстолітовой платою для розміщення котушки L10 в броньовий сердечнику. Ця плата закріплена на стягуючих шпильках перемикача.

Однокнопковий вмикач модуляції SB1 (блок А4) – П2К з фіксацією в натиснутому положенні. Перемикач УЗЧ SA1 (блокАб) – МТ1-2, а вмикач мережного напруги SA2 – ТП1-2.

Плавкий запобіжник FU1 типу ВП-1 встановлено в утримувач запобіжника ДП1-1.

Всі гнізда XS1 – XS14 (крім XS10)-типу КП-1, XS10 – ГІ-1, 6.

Трансформатор харчування Т1 виконаний на магнітопроводс ПЛ10 * 25. Мережева обмотка (вона укладається на каркас першої) має 3080 витків дроту ПЕВ-2 0,11. Екранує обмотка виконана у вигляді одного шару рядовий намотування тим же дротом. Знижує обмотка має 280 витків дроту ПЕВ-2 0,31.

Намотувальні дані котушок блоків А1, А2 і А4 наведені в таблиці.

Блок

Котушка

Число витків

Провід

Магнітопроводи

Індуктивність. мкГн

А1

L1

12

ПЕВ-2 0,5

СЦР-1

0,59

L2

6

ПЕЛШО 0,24

К8х3х2 М100НН

0.68

L3

7

ПЕЛШО 0,24

К8х3х2 М100НН

0,97

14

9

ПЕЛШО 0,24

К8х3х2 М100НН

1.69

L5

12

ПЕЛШО 0,24

К8х3х2 М100НН

2,92

L6

9

ПЕВ-2 0,2

К8х3х2 М1000НН

18,74

L7

27

ПЕВ-2 0,2

К8х3х2 М1000НН

169,0

L8

34

ПЕВ-2 0,2

К8х3х2 М1000НН

270,0

L9

54

ПЕВ-2 0,2

К10х6х5 M1000HH

1874,0

L10

70

ПЕВ-2 0,12

СБ-12а

301,0

А2

L1

ISO

ПЕЛШО 0.1

СЦР-1

100,0

А4

L1

90

ПЕЛШО 0.12

СБ-12а

480,0

L2

1800

ПЕВ-2 0,12

ПС2, 8х10 М1500НМЗ

20000,0

Котушки L1 блоку А1 намотана з кроком 0,5 на каркасі з полістиролу з зовнішнім діаметром 8 і довжиною 16 мм. У блоці А2 котушка L1 виконана на резисторі ВС-0, 25. Котушка L2 блоку А4 багатошарова, намотана на відрізку поліхлорвініловою трубки діаметром 3 і довжиною 10 мм, одягненій на магнітопровода.

Конструкція. Корпус приладу виконаний з дюралюмінієвих пластин товщиною 2 мм. Панелі корпусу між собою скріплені за допомогою алюмінієвих куточків 10 * 10 мм.

На передній панелі закріплені блок КПЕ, змінний резистор регулятора рівня виходу РЧ (RP1), перемикач піддіапазонів і гнізда. Блок КПЕ не повинен мати електричного контакту з корпусом, тому його слід спочатку закріпити на ізоляційною прокладці з гетинаксу товщиною 5 мм, а потім прокладку встановити на передню панель. Концентрично щодо осі КПЕ на лицьовій стороні (рис. б) розташовані градуйовані по частоті шкали всіх піддіапазонів генератора.

Монтаж елементів блоків виконаний на окремих платах навісним способом з використанням монтажних розпаєчних стійок і штирьков.

Елементи блоку А1 (котушки індуктивності, конденсатори) розташовані і розпаяні безпосередньо між ламелями перемикача діапазонів SA1 і на додатковій платі, закріпленої на цьому перемикачі (Ріс.7.а, 8 і 9).

Плата блоку А2 (рис.8) з елементами кріпиться до нижньої площини блоку КПЕ і куточком до однієї з бічних стінок (рис.7, б, і 9).

Аттенюатор A3 виконаний у вигляді окремої конструкції поза самого генератора. Елементи блоку розпаяні безпосередньо між висновками гнізд і розміщені в металевому прямокутному корпусі з розмірами 80х35х15 мм. Як гнізд застосовані елементи розетки шланговому роз'єму типу ШР (можливе застосування гніздових контактів і від інших роз'ємів).

Плата блоку А4 (рис. 9) розміщена на передній панелі. Змінні резистори R28 і R33 закріплені безпосередньо на платі, а їх осі через отвори в передній панелі виходять назовні.

Плата аттенюатора А5 (мал. 9) і відповідні його гнізда розташовані на правій (від оператора) бічній стінці приладу.

Плата Аб (рис. 10) і елементи блоку живлення і УМЗЧ (потужні транзистори, вмикачі мережевої напруги та харчування УМЗЧ, трансформатор Т1, гнізда вхідних і вихідних сигналів УМЗЧ) закріплені на задній панелі приладу (рис. 7, в і 11). Причому транзистор VT4 можна розташувати безпосередньо на панелі, а транзистори VT3 і VT5 на додаткових тепловідвідних пластинах розмірами 45 * 45 мм. Пластини через ізолюючі втулки закріплені на задній панелі. Якщо у радіоаматора є тонкі слюдяні прокладки, то транзистори VT3 і VT5 можна розмістити безпосередньо на задній стінці корпусу без додаткових тепловідводів.

Регулювання. Налагодження приладу слід почати з установки напруги на виході компенсаційного стабілізатора (воно повинно бути в межах 8,6 … 9 В) та перевірки подачі його до всіх блоках.

Перевірку генерації радіочастотних коливань слід провести осцилографом, підключивши його "Вхід Y" паралельно резистори R12 блоку А2. Переконавшись у наявності коливань, слід частотоміром визначити значення частот і отградуіровать шкали на всіх піддіапазонах. Якщо при перевірці генерації коливань буде відзначена незадовільна їх форма, то слід більш ретельно підібрати резистор R5 і конденсатор С4 блоку А2 (на схемі позначено зірочками). Межі частот піддіапазонів встановлюють зміною індуктивностей котушок і підбором конденсаторів блоку А1. Струм споживання генератором РЧ не повинен перевищувати 12 мА.

У блоці формування коливань звукових частот рівень вихідного сигналу встановлюється підбором резистора R24 і конденсатора С12.

Регулювання УМЗЧ зводиться до перевірки напруги в загальній точці підключення емітерів транзисторів VT3 і VT5 і його корегування резистором R4.

Л. Ігнатюк


м. Москва

Примітка редакції. У конструкції генератора бажано застосувати КПЕ з таким розташуванням роторних пластин, щоб мінімальна ємність відповідала виведенню їх проти годинникової стрілки (якщо дивитися з боку насадки ручки керування) – в цьому випадку початку всіх шкал розташовуватимуться у звичній лівій частині (у автора конструкції такого конденсатора не виявилося). Якщо в розпорядженні радіоаматора буде КПЕ з іншим переміщенням роторних пластин, то в цьому випадку доведеться застосувати верньерное пристрій зі зміною напрямку обертання і перенесенням стрілки-покажчика налаштування з осі КПЕ на ручку верньера.