Пропоновані генератори високої частоти призначені для отримання електричних коливань в діапазоні частот від десятків кГц до десятків і навіть сотень МГц. Такі генератори, як правило, виконують з використанням LC-коливальних контурів або кварцових резонаторів, що є частотозадающіх елементами. Принципово схеми від цього суттєво не змінюються, тому нижче будуть розглянуті LC-генератори високої частоти. Відзначимо, що в разі необхідності коливальні контури в деяких схемах генераторів (див., наприклад, рис. 12.4, 12.5) можуть бути без проблем замінені кварцовими резонаторами.

Рис. 12.1

Генератори високої частоти (рис. 12.1, 12.2) виконані за традиційною і добре зарекомендувала себе на практиці схемою «індуктивного трехточкі». Вони розрізняються наявністю емітерний RC-ланцюжка, що задає режим роботи транзистора (рис. 12.2) по постійному струму. Для створення зворотного зв’язку в генераторі від котушки індуктивності (рис. 12.1, 12.2) роблять відвід (зазвичай від її 1/3 … 1/5 частини, рахуючи від заземленого виводу). Нестабільність роботи генераторів високої частоти на біполярних транзисторах обумовлена ​​помітним шунтувальним впливом самого транзистора на коливальний контур. При зміні температури і / або напруги живлення властивості транзистора помітно змінюються, тому частота генерації «плаває». Для ослаблення впливу транзистора на робочу частоту генерації слід максимально послабити зв’язок коливального контуру з транзистором, до мінімуму зменшивши перехідні ємності. Крім того, на частоту генерації помітно впливає і зміна опору навантаження. Тому вкрай необхідно між генератором та опором навантаження включити емітерний (істоковий) повторювач.

Для живлення генераторів слід використовувати стабільні джерела живлення з малими пульсаціями напруги.

Рис. 12.2

Рис. 12.3

Генератори, виконані на польових транзисторах (мал. 12.3), володіють кращими характеристиками.

Генератори високої частоти, зібрані за схемою «ємнісний трехточкі» на біполярному та польовому транзисторах, показані на рис. 12.4 і 12.5. Принципово по своїх характеристиках схеми «індуктивної» і «ємнісний» трехточек не відрізняються, проте в схемі «ємнісної трехточкі» не потрібно робити зайвий висновок у котушки індуктивності.

У багатьох схемах генераторів (мал. 12.1 – 12.5 та інші схеми) вихідний сигнал може зніматися безпосередньо з коливального контуру через конденсатор невеликої ємності або через погоджує котушку індуктивного зв’язку, а також з неза-землення по змінному струму електродів активного елемента (транзистора). При цьому слід враховувати, що додаткове навантаження коливального контуру змінює його характеристики та робочу частоту. Іноді це властивість використовують «на благо» – для цілей вимірювання різних фізико-хімічних величин, контролю технологічних параметрів.

Рис. 12.4

Рис. 12.5

На рис. 12.6 показана схема дещо видозміненого варіанта ВЧ генератора – «ємнісної трехточкі». Глибину позитивного зворотного зв’язку і оптимальні умови для порушення генератора підбирають за допомогою ємнісних елементів схеми.

Схема генератора, показана на рис. 12.7, працездатна в широкому діапазоні значень індуктивності котушки коливального контуру (від 200 мкГн до 2 Гн) [Р 7/90-68]. Такий генератор можна використовувати в якості широкодіапазонного високочастотного генератора сигналів або в якості вимірювального перетворювача електричних і неелектричних величин в частоту, а також в схемі вимірювання індуктивностей.

Рис. 12.6

Рис. 12.7

Рис. 12.8

Генератори на активних елементах з N-подібною ВАХ (тунельні діоди, лямбда-діоди і їх аналоги) містять зазвичай джерело струму, активний елемент і частотозадающіх елемент (LC-контур) з паралельним або послідовним включенням. На рис. 12.8 показана схема ВЧ генератора на елементі з лям-бдаобразной вольт-амперної характеристикою. Управління його частотою здійснюється за рахунок зміни динамічної ємності транзисторів при зміні протікає через них струму.

Світлодіод НІ стабілізує робочу точку та индицирует включений стан генератора.

Генератор на аналогу лямбда-діода, виконаний на польових транзисторах, і зі стабілізацією робочої точки аналогом стабілітрона – світлодіодом, показаний на рис. 12.9. Пристрій працює до частоти 1 МГц і вище при використанні зазначених на схемі транзисторів.

Рис. 12.9

Рис. 12.10

На рис. 12.10 в порядку зіставлення схем за ступенем їх складності наведена практична схема ВЧ генератора на тунельному діоді. В якості напівпровідникового низьковольтного стабілізатора напруги використаний прямосме-щенний перехід високочастотного германієвого діода. Цей генератор потенційно здатний працювати в області найбільш високих частот – до декількох ГГц.

Високочастотний генератор частоти, За схемою дуже нагадує рис. 12.7, але виконаний з використанням польового транзистора, показаний на рис. 12.11 [Рл 7/97-34].

Прототипом RC-генератора, показаного на рис. 11.18 є схема генератора на рис. 12.12 [F 9/71-171; 3/85-131].

Цей генератор відрізняє висока стабільність частоти, здатність працювати в широкому діапазоні зміни параметрів частотозадающіх елементів. Для зниження впливу навантаження на робочу частоту генератора в схему введений додатковий каскад – емітерний повторювач, виконаний на біполярному транзисторі VT3. Генератор здатний працювати до частот понад 150 МГц.

Рис. 12.11

  

Рис. 12.12

З числа всіляких схем генераторів особливо слід виділити генератори з ударним збудженням. Їх робота заснована на періодичному збудженні коливального контуру (чи іншого резонуючого елемента) потужним коротким імпульсом струму. У результаті «електронного удару» в збудженому таким чином коливальному контурі виникають поступово затухаючі по амплітуді періодичні коливання синусоїдальної форми. Загасання коливань по амплітуді обумовлено незворотними втратами енергії в коливальному контурі. Швидкість загасання коливань визначається добротністю (якістю) коливального контуру. Вихідний високочастотний сигнал буде стабільний по амплітуді, якщо імпульси порушення слідують з високою частотою. Цей тип генераторів є найбільш давнім у ряду розглянутих і відомий з XIX століття.

Практична схема генератора високочастотних коливань ударного збудження показана на рис. 12.13 [Р 9/76-52; 3/77-53]. Імпульси ударного збудження подаються на коливальний контур L1C1 через діод VD1 від низькочастотного генератора, наприклад, мультивібратора, чи іншого генератора прямокутних імпульсів (ДПІ), розглянутих раніше в розділах 7 і 8. Великою перевагою генераторів ударного збудження є те, що вони працюють з використанням коливальних контурів практично будь-якого виду та будь резонансної частоти.

Рис. 12.13

Рис. 12.14

Ще один вид генераторів – генератори шуму, схеми яких показані на рис. 12.14 і 12.15.

Такі генератори широко використовують для налаштування різних радіоелектронних схем. Генеруються такими пристроями сигнали займають виключно широку смугу частот – від одиниць Гц до сотень МГц. Для генерації шуму використовують обратносмещенного переходи напівпровідникових приладів, що працюють в граничних умовах лавинного пробою. Для цього можуть бути використані переходи транзисторів (Рис. 12.14) [Рл 2/98-37] або стабілітрони (рис. 12.15) [Р 1/69-37]. Щоб налаштувати режим, при якому напруга генеруються шумів максимально, регулюють робочий струм через активний елемент (рис. 12.15).

Рис. 12.15

Відзначимо, що для генерації шуму можна використовувати і резистори, суміщені з многокаскадного підсилювача низької частоти, сверхрегенератівниміпріємникамі і ін елементи. Для отримання максимальної амплітуди шумової напруги необхідний, як правило, індивідуальний підбір найбільш шумливого елемента.

Для того щоб створити вузькосмугові генератори шуму, на виході схеми генератора може бути включений LC-або RC-фільтр.

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