Схема высокостабильного генератора ВЧ сигнала на транзисторе
Схема высокостабильного генератора сигнала на 465 кГц (500 кГц), построенного на последовательном резонансном LC-контуре. Суточная (24 часа) нестабильность генератора не превышает 0,3 кГц. Это составляет меньше 0,1 %.
В одно время я изучал свойства параллельного и последовательного резонансных контуров. Подавая сигнал от генератора на контур с помощью осциллографа, я наблюдал сигнал на вторичной катушке индуктивности, входящей в контур. Так, на параллельном контуре присутствует как сигнал собственных колебаний контура, так и сигнал генератора. Это показывает, что параллельный контур удобно использовать в фильтрах сосредоточенной селекции, в нагрузках смесителей (преобразователей) частоты, в умножителях частоты.
В то время как на катушке последовательного контура выделяется гармонический или близкий к нему сигнал резонансной частоты контура, это не смотря на то, что на контур подавался сигнал разной формы и частоты. Поэтому я утверждаю, что последовательный контур выгодно использовать в генераторах частоты сигнала При этом частота генерации будет в большей степени зависеть от, параметров контура, и в меньшей — от характеристик транзистора.
Схема электрическая принципиальная генератора приведена на рис. 1.
Основу генератора составляет биполярный транзистор типа КТ209И (М, Б, Д).
Конденсатор С2 — типа КТ, С1, С4 — типа КМ.
Катушка индуктивности L9, L10 — это трансформатор промежуточной частоты от радиоприемника "Селга-404". Схема выводов катушек указана на рис. 2. L9 намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 0,10 мм и содержит 24 витка, L10 состоит из 81 витка высокочастотного провода 3×0,08 мм. Индуктивность L10 составляет 117 мкГн. Добротность катушки на частоте 465 кГц равна 90.
Настройка генератора происходит следующим образом. При отключенном резисторе R4 на транзистор подается напряжение -1,50 В и с помощью R1 на коллекторе VT1 устанавливается напряжение -0,95 В. Это напряжение устанавливается из расчета: напряжение питания -1,50 В минус напряжение насыщения Ura нас, равное у КТ209 0,4 V В, и деленное на 2. Затем к коллектору VT1 подключаем частотомер. Я использовал частотомер с чувствительностью 0,5 В амплитудного напряжения сигнала.
Вместо R4 подключается потенциометр на 2,2 кОм и, постепенно уменьшая его сопротивления, добиваются появления устойчивой генерации частоты. Затем измеряют сопротивление R4 и заменяют его на постоянный резистор. После этого подключают частотомер к С5, подобрав R3. Частоту генерации сигнала 465,0 кГц подстраивают с помощью изменения индуктивности, катушки L10 и емкости конденсатоpa СЗ.
Снимать сигнал следует с катушки L9, так как из-за нелинейности входных и выходных характеристик транзистора при малом напряжении на коллекторе Ura, на R2 выделяется сигнал искаженной синусоиды. А напряжение на L9 является синусоидальным, так как ток в L10 протекает по гармоническому закону.
Величина сопротивления R2 влияет на добротность LC-контура и его сопротивление можно уменьшить, увеличив добротность, однако при этом возрастает энергия, рассеиваемая на L и С контура и на коллекторе VT1. Если кого не устраивает полярность напряжения питания -1,50 В, то можно использовать транзистор КТ630Б (Д, Е) с проводимостью п-р-п.
Источник питания на 1,50 В должен быть высокостабильным для получения высокбстабильной частоты сигнала. Так, уменьшение и увеличение напряжение питания от -1,30 В и до -1,70 В приводит к изменению частоты генерации от -0,4 кГц и до +0,4 кГц от среднего значения 465,0 кГц. Напряжение питания можно выбрать 2,0 В для данной схемы (или любое в этом диапазоне напряжений).
Нестабильность частоты генератора составила за 12 часов непрерывной работы с 465,0 кГц до 465,1 кГц (+0,1 кГц). А за 24 часа непрерывной работы до 465,3 кГц, т.е. +0,3 кГц. При включении и выключении генератора нестабильность составила 465,7 кГц, но через 1 минуту уменьшилась до 465,3 кГц. (При настройке генератора на частоту 450 кГц, при этой же емкости С2 нестабильность за сутки составила 1 кГц).
Настроить генератор на частоту 500,0 кГц можно, изменив номинал С2 до 860 пФ. Предполагаю, что увеличить стабильность последовательного контура можно, подобрав С2 по температурному коэффициенту емкости. Этот генератор частоты сигнала может работать и от электрической батарейки на 1,5 В типа («R14»), но при этом высокая Стабильность частоты сигнала не гарантируется.
Этот схемой я показал принцип построения высокостабильного LC-генератора на последовательном контуре. А опытный радиолюбитель сам додумает практическую схему генератора на свою, нужную ему частоту. С катушки L9 снимается сигнал -0,70 В действующего переменного напряжения, а с R2 -0,25 В. За счет резонанса, напряжение на С2 и L10 в 10 раз превышает напряжения на контуре.