Генератори імпульсів є важливою складовою багатьох радіоелектронних пристроїв. Найпростіший генератор імпульсів (мультівібратор) може бути отриманий з двох-каскадного УНЧ (рис. 6.1). Для цього досить з’єднати вхід підсилювача з його виходом. Робоча частота такого генератора визначається значеннями R1C1, R3C2 і напругою живлення. На рис. 6.2, 6.3 показані схеми мультивібраторів, отримані простою перестановкою елементів (деталей) схеми, зображеної на рис. 6.1. Звідси випливає, що одну й ту ж найпростішу схему можна зобразити різними способами.

   

Рис. 6.1

   

Рис. 6.2

Практичні приклади використання мультивібратора наведено на рис. 6.4, 6.5.

На рис. 6.4 показана схема генератора, що дозволяє плавно перерозподіляти тривалість або яскравість світіння світлодіодів, включених в якості навантаження в ланцюзі колекторів. Обертанням ручки потенціометра R3 можна управляти співвідношенням тривалостей світіння світлодіодів лівої і правої гілок. Якщо збільшити ємність конденсаторів С1 і С2, частота генерації понизиться, світлодіоди почнуть блимати. При зменшенні ємності цих конденсаторів частота генерації зростає, мелькання світлодіодів зіллється в суцільне світіння, яскравість якого буде залежати від положення ручки потенціометра R3. На основі подібного схемного рішення можуть бути зібрані різноманітні корисні конструкції, наприклад, регулятор яскравості світлодіодного ліхтарика; іграшка з миготливими очима; пристрій плавного зміни спектрального складу джерела випромінювання (різнокольорові світлодіоди або мініатюрні лампочки і светосуммірую-щий екран).

   

Рис. 6.3

   

Рис. 6.4

Генератор змінної частоти (рис. 6.5) конструкції В. Цибульського дозволяє отримувати плавно змінюється з часом за частотою звучання [Р 5/85-54]. При включенні генератора його частота зростає з 300 до 3000 Гц за 6 сек (при ємності конденсатора СЗ 500 мкФ). Зміна ємності цього конденсатора в ту або іншу сторону прискорює або, навпаки, уповільнює швидкість зміни частоти. Плавно змінювати цю швидкість можна і змінним опором R6. Для того щоб цей генератор міг виконувати роль сирени, або бути використаним як генератора що хитається частоти, можна передбачити схему примусового періодичного розряду конденсатора СЗ. Такі експерименти можна рекомендувати для самостійного розширення пізнань в області імпульсної техніки.

   

Рис. 6.5

   

Рис. 6.6

Керований генератор прямокутних імпульсів показаний на рис. 6.6 [Р 10/76-60]. Генератор також являє собою двохкаскадний підсилювач, охоплений позитивним зворотним зв’язком. Для спрощення схеми генератора досить з’єднати емітери транзисторів конденсатором. Ємність цього конденсатора визначає робочу частоту генерації. У даній схемі для управління частотою генерації в як керованої напругою ємності використаний варикап. Збільшення замикаючої напруги на варикапів призводить до зменшення його ємності. Відповідно, як показано на рис. 6.7, зростає робоча частота генерації.

   

Рис. 6.7

Варикап, в порядку експерименту і вивчення принципу роботи цього напівпровідникового приладу, можна замінити простим діодом. При цьому слід враховувати, що германієві точкові діоди (наприклад, Д9) мають дуже малу початкову ємність (близько декількох пФ), і, відповідно, забезпечують невелика зміна цієї ємності від величини прикладеної напруги. Кремнієві діоди, особливо силові, розраховані на великий струм, а також стабілітрони, мають початкову ємність 100 … 1000 пФ, тому часто можуть бути використані замість варикапів. В якості варикапів можна застосувати і р-n переходи транзисторів, див. також главу 2.

Для контролю роботи сигнал з генератора (рис. 6.6) можна подати на вхід частотометра і перевірити межі перебудови генератора при зміні величини керуючого напруги, а також при зміні варікапа або його аналога. Рекомендується отримані результати (значення керуючої напруги і частоту генерації) при використанні різного виду варикапов занести в таблицю і відобразити на графіку (див., наприклад, рис. 6.7). Відзначимо, що стабільність генераторів на RC-елементах невисока.

   

Рис. 6.8

   

Рис. 6.9

На рис. 6.8, 6.9 показані типові схеми генераторів світлових і звукових імпульсів, виконані на транзисторах різного типу провідності. Генератори працездатні в широкому діапазоні живлячих напруг. Перший з них виробляє короткі спалахи світла частотою одиниці Гц, другий – імпульси звукової частоти. Відповідно, перший генератор може бути використаний як маячка, світлового метронома, другий – в якості звукового генератора, частота коливань якого залежить від положення ручки потенціометра R1. Ці генератори можна об’єднати в єдине ціле. Для цього достатньо один з генераторів включити в якості навантаження іншого, або паралельно їй. Наприклад, замість ланцюжки з світлодіода HL1, R2 або паралельно їй (рис. 6.8) можна включити генератор за схемою на рис. 6.9. У підсумку вийде пристрій періодичної звуковий або світлозвукової сигналізації.

Генератор імпульсів (рис. 6.10), виконаний на складеному транзисторі (п-р-п і р-п-р), не містить конденсаторів (в якості частотозадаючого конденсатора використаний пьезокераміче-ський випромінювач BF1). Генератор працює при напрузі від 1 до 10 Б і споживає струм від 0,4 до 5 мА. Для підвищення гучності звучання п’єзокерамічного випромінювача його налаштовують на резонансну частоту підбором резистора R1.

   

Рис. 6.10

   

Рис. 6.11

На рис. 6.11 показаний досить оригінальний генератор релаксаційних коливань, виконаний на біполярному лавинному транзисторі.

Генератор містить в якості активного елементу транзистор мікросхеми К101КТ1А з інверсним включенням в режимі з «обірваної» базою. Лавинний транзистор може бути замінений його аналогом (див. рис. 2.1).

Пристрою (рис. 6.11) часто використовують для перетворення вимірюваного параметра (інтенсивності світлового потоку, температури, тиску, вологості і т.д.) в частоту за допомогою резистивних або ємнісних датчиків.

При роботі генератора конденсатор, підключений паралельно активному елементу, заряджається від джерела живлення через резистор. Коли напруга на конденсаторі досягає напруги пробою активного елементу (лавинного транзистора, діністора або т.п. елемента), відбувається розряд конденсатора на опір навантаження, після чого процес повторюється з частотою, яка визначається постійною RC-ланцюга. Резистор R1 обмежує максимальний струм через транзистор, перешкоджаючи його тепловому пробою. Времязадающая ланцюг генератора (R1C1) визначає робочу область частот генерації. В якості індикатора звукових коливань при якісному контролі роботи генератора використовують головні телефони. Для кількісної оцінки частоти до виходу генератора може бути підключений частотомір або лічильник імпульсів.

Пристрій працездатно в широкому інтервалі зміни параметрів: R1 від 10 до 100 кОм (і навіть до 10 МОм), С1 – від 100 пФ до 1000 мкФ, напруга живлення від 8 до 300 В. Споживаний пристроєм струм зазвичай не перевищує одного мА. Можлива робота генератора в режимі очікування: при замиканні бази транзистора на землю (загальну шину) генерація зривається. Перетворювач-генератор (рис. 6.11) може бути використаний і в режимі сенсорного ключа, найпростішого Rx-і Сх-метра, перебудовуваного широкодіапазонного генератора імпульсів і т.д.

Генератори імпульсів (рис. 6.12, 6.13) також виконані на лавинних транзисторах мікросхеми К101КТ1 типу п-р-п або К162КТ1 типу р-п-р, динисторах, або їх аналогах (див. рис. 2.1). Генератори працюють при напрузі живлення вище 9 Б і виробляють напруга трикутної форми. Вихідний сигнал знімається з одного з висновків конденсатора. Вхідний опір наступного за генератором каскаду (Опір навантаження) повинно в десятки разів перевищувати величину опору R1 (або R2). Низькоомних навантаження (до 1 кОм) можна включати в колекторних ланцюг одного з транзисторів генератора.

   

Рис. 6.12

   

Рис. 6.13

   

Рис. 6.14

Досить прості і часто зустрічаються на практиці генератори імпульсів (блокінг-генератори) з використанням індуктивним зворотним зв’язку показані на рис. 6.14 [А. с. СРСР 728214], 6.15 і 6.16. Такі генератори зазвичай працездатні в широкому діапазоні зміни напруги живлення. При збірці блокінг-генераторів необхідно дотримуватись фазировку висновків: при неправильному підключенні «полярності» обмотки генератор не запрацює.

   

Рис. 6.15

   

Рис. 6.16

Подібні генератори можна використовувати при перевірці трансформаторів на наявність міжвиткових замикань (див. главу 32): ніяким іншим методом такі дефекти не можуть бути виявлені.

   

Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік