Схемы генераторы управляемые напряжением гун

ГУН на основе микросхемы источника опорного напряжения TL431

Вебинар «Экономичные решения МЕAN WELL для надежных разработок» (30.09.2021)

Микросхема TL431 представляет собой программируемый трехвыводной шунтовой стабилизатор напряжения, функционально подобный стабилитрону с низким температурным коэффициентом. Выходное напряжение TL431 стабилизируется внутренним опорным источником и программируется в диапазоне от 2.5 до 36 В с помощью двух внешних резисторов. Микросхема интересна также широким диапазоном рабочих токов от 1 мА до 100 мА при типовом динамическом сопротивлении 0.22 Ом. Характеристики этих опорных источников делают их отличной заменой для стабилитронов во множестве приложений, таких, скажем, как цифровые вольтметры, источники питания и любые иные схемы, которым нужен прецизионный источник напряжения. В настоящее время они широко распространены в импульсных источниках питания.

При определенных сочетаниях напряжения питания и емкости нагрузки TL431 проявляет любопытную нестабильность, следствием которой является возникновение устойчивой генерации, частота которой может варьироваться в диапазоне от 10 кГц до 1.5 МГц, в основном, в зависимости от входного управляющего напряжения. Отчасти это происходит из-за образования в этих условиях области отрицательного сопротивления. Как показано в предлагаемой статье, причинами нестабильности не являются ни наличие двух внутренних полюсов, ни третий полюс, вносимый внешним конденсатором, включенным последовательно с сопротивлением нагрузки (Рисунок 1). Выходной каскад на одном транзисторе, добавленный для буферизации генератора, формирует выходной сигнал с TTL уровнями.

Рисунок 1.
Управляемый напряжением генератор на основе TL431 с буферизованным выходом.

Описание работы TL431

Рисунок 2. Управляемый напряжением генератор на основе TL431 с буферизованным выходом.

Принцип работы генератора можно понять, рассматривая схему в двух аспектах. Первый связан с основной функцией TL431 как источника опорного напряжения. Обратимся к эквивалентной схеме генератора, изображенного на Рисунке 2. Величина постоянного тока I1 (см. Рисунок 3) зависит от напряжения приблизительно следующим образом:

где VKA – напряжение «стабилитрона». Предположим, что вначале конденсатор не заряжен, и, соответственно, VKA = 0. Конденсатор постепенно заряжается частью тока I1 до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет равновесного значения с TL431, то есть, VKA = 2.49 В. Однако зарядный ток на этом не обрывается, и конденсатор продолжает заряжаться. Моделирование переходных процессов в изображенной на Рисунке 2 схеме показало, что напряжению конденсатора достаточно превысить равновесное значение VKA всего на несколько микровольт, чтобы обратная связь вновь восстановила равновесие. Происходит это следующим образом.

Рисунок 3. Упрощенная иллюстрация распределения токов в релаксационном генераторе на основе TL431.

Поскольку база транзистора Q1 напрямую соединена с конденсатором, с ростом VKA увеличивается и напряжение на эмиттере Q1 (которое также является напряжением базы Q11), и, соответственно, увеличивается ток через транзистор Q11. Транзистор Q9 и резистор R8 образуют коллекторную нагрузку Q11. Поэтому увеличение коллекторного тока Q11 приводит к снижению коллекторного напряжения Q9. В связи с тем, что Q9 и Q10 являются элементами токового зеркала, коллекторные токи этих двух транзисторов имеют ту же величину, что и Q11, но Q10 имеет динамическую коллекторную нагрузку в виде транзистора Q6, который через резистор R5 получает ток базы от второго токового зеркала, состоящего из транзисторов Q2, Q4 и Q12. Конструкция токового зеркала такова, что начальный рост эмиттерного напряжения Q1 увеличивает его напряжение VBE. Это вызывает увеличение тока коллектора Q6, а, следовательно, и коллекторного тока Q10. В результате напряжение на его коллекторе возрастает, и также возрастает напряжение на подключенной к нему базе транзистора Дарлингтона Q7, Q8, отчего Q8 открывается, и напряжение VKA быстро спадает. В данной конкретной схеме вывод опорного напряжения (R), к которому подключен конденсатор, соединен с выводом катода (K). Таким образом, как только напряжение на конденсаторе начинает превышать равновесное значение, устройство стремится тут же восстановить равновесие, быстро уменьшая напряжение катод-анод.

С помощью блок-схемы изображенной на Рисунке 3, мы объясним, каким образом возникают устойчивые колебания при нарушении равновесия TL431. Конденсатор заряжается небольшим, почти постоянным током, частично отбираемым от тока источника питания I1. На Рисунке 3 зарядный ток обозначен как I3. Когда напряжение конденсатора проходит точку равновесия VREF, ток I2, состоящий из суммы коллекторных токов Q7 и Q8 (Рисунок 2), быстро и эффективно уносит заряд, накопленный в конденсаторе. Длительность импульса I2 невелика, но достаточна для того, чтобы сбросить напряжение на конденсаторе ниже точки равновесия. Затем конденсатор вновь начинает заряжаться, забирая ток от I1, цикл заряда-разряда повторяется, и, таким образом, начинаются устойчивые колебания. Разряд конденсатора происходит очень быстро, поэтому ток во время разряда намного превышает ток I1 источника питания, подчиняясь соотношению I = ΔQ/Δt, где ΔQ – накопленный заряд конденсатора.

Оценка времени заряда и разряда

Если токи заряда и разряда известны, можно найти приближенное выражение для величин зарядов, получаемых конденсатором, и отдаваемых им в выходные каскады TL431. При установившихся колебаниях эти заряды будут равны.

Из Рисунка 3 видно, что

Величина тока IBIAS микросхемы TL431 равна примерно 260 мкА и практически не меняется в широком диапазоне управляющих напряжений VCTRL.

На основании сказанного можно составить следующее дифференциальное уравнение:

Здесь RS – сопротивление, включенное последовательно с источником управляющего напряжения. Решая дифференциальное уравнение на интервале между нижним (Vc L ) и верхним ( Vc H ) порогами напряжения VC при установившихся колебаниях, можно найти время заряда:

Оценить время разряда несколько сложнее, поскольку он происходит через динамически изменяющееся сопротивление. Эффективное сопротивление, через которое уходит приобретенный заряд, можно приблизительно рассчитать следующим образом. Моделирование и эксперименты показывают, что в режиме устойчивых колебаний VKA не опускается ниже 1.60 В и не поднимается выше 2.74 В. На Рисунке 4 показана взятая из справочных данных вольтамперная характеристика TL431.

Рисунок 4. Характер изменения динамического сопротивления TL431B. (Взято из [1]).

Эта зависимость напоминает прямую ветвь диодной характеристики, поэтому ее можно аппроксимировать следующей функцией:

В отличие от обычного диода с p-n переходом, ток TL431 слабо зависит от температуры, поскольку в микросхеме используется опорный источник с напряжением, определяемым шириной запрещенной энергетической зоны. Можно показать, что динамическое сопротивление равно

Линейная аппроксимация взятых из справочных данных характеристик дает R0 ≈ 135.9 кОм, α ≈ 2.304 В/кОм. Таким образом, в области существования колебаний сопротивление меняется от 1.7 кОм до 246 Ом. В контексте разряда конденсатора это означает, что с увеличением управляющего напряжения скорость разряда увеличивается, так как сопротивление эффективного пути протекания разрядного тока мало. Значит, можно ожидать, что при увеличении управляющего напряжения время разряда уменьшится, т.е., частота увеличится. Фактически это и наблюдалось в реальном генераторе. Моделирование показывает, что ток, забираемый из конденсатора при разряде, весьма велик, поэтому время разряда обычно очень мало и может не приниматься во внимание.

Выходной сигнал генератора берется непосредственно с конденсатора, поэтому для исключения влияния нагрузки необходима внешняя буферизация. SPICE модели микросхемы TL431 можно найти в различных источниках, например, на сайтах Texas Instruments и LTspice Wiki. В симуляторе использовались различные модели, и все они генерировали одинаково (Рисунок 5). Практические эксперименты выполнялись с микросхемами TL431A и TL431B, KA431 и LM431. И хотя во всех случаях возникали колебания, входные напряжения, необходимые для возбуждения схемы, а также диапазон частот генерации для каждой микросхемы были различны. Кроме того, опорные напряжения этих устройств имели разброс от 2.43 В до +2.53 В.

Рисунок 5. Выходные сигналы SPICE модели ГУН на микросхеме TL431.

Наблюдения показали, что амплитуда выходных колебаний генератора в точке, обозначенной на Рисунке 1 как OSC, возрастает с увеличением управляющего напряжения V1. Частота в диапазоне практически используемых токов также находилась приблизительно в прямой зависимости от входного управляющего напряжения, однако при определенных токах картина менялась, и рост напряжения сопровождался уменьшением частоты. В Таблице 1 приведены результаты измерений в области прямой линейной зависимости частоты от напряжения для двух различных микросхем.

Генератор, управляемый напряжением — Voltage-controlled oscillator

Генератор , управляемый напряжением ( ГУН ) представляет собой электронный генератор которого колебаний частоты управляется с помощью напряжения входного сигнала. Приложенное входное напряжение определяет мгновенную частоту колебаний. Следовательно, ГУН может использоваться для частотной модуляции (FM) или фазовой модуляции (PM) путем подачи модулирующего сигнала на управляющий вход. ГУН также является неотъемлемой частью контура фазовой автоподстройки частоты . ГУН используются в синтезаторах для генерации сигнала , высота звука которого может регулироваться напряжением, определяемым музыкальной клавиатурой или другим входом.

Напряжения в частоту преобразователь ( ВКИ ) представляет собой особый тип VCO разработан , чтобы быть очень линейным контроль частоты в широком диапазоне входных напряжений управления.

СОДЕРЖАНИЕ

ГУН обычно можно разделить на две группы в зависимости от типа создаваемого сигнала.

  • Линейные или гармонические генераторы генерируют синусоидальную форму волны. Генераторы гармоник в электронике обычно состоят из резонатора с усилителем, который заменяет потери в резонаторе (для предотвращения убывания амплитуды) и изолирует резонатор от выхода (чтобы нагрузка не влияла на резонатор). Некоторыми примерами гармонических осцилляторов являются LC-осцилляторы и кварцевые осцилляторы .
  • Осцилляторы релаксации могут генерировать пилообразную или треугольную форму волны. Они обычно используются в интегральных схемах (ИС). Они могут обеспечить широкий диапазон рабочих частот с минимальным количеством внешних компонентов.
Читайте также  Схемы бестопливных генераторов тесла

Контроль частоты

Конденсатор, управляемый напряжением, — это один из методов изменения частоты LC-генератора в ответ на управляющее напряжение. Любой полупроводниковый диод с обратным смещением отображает меру емкости, зависящей от напряжения, и может использоваться для изменения частоты генератора путем изменения управляющего напряжения, подаваемого на диод. Доступны специальные варакторные диоды с переменной емкостью и хорошо охарактеризованными значениями емкости в широком диапазоне. Варактор используется для изменения емкости (и, следовательно, частоты) резервуара LC. Варактор также может изменять нагрузку на кристаллический резонатор и изменять его резонансную частоту.

Для низкочастотной ГУН, других методов изменения частоты (например, изменяя скорость зарядки конденсатора с помощью управляемого напряжения источника тока ) используется (см функционального генератора ).

Частота кольцевого генератора регулируется путем изменения либо напряжения питания, тока, доступного для каждого каскада инвертора, либо емкостной нагрузки на каждом каскаде.

Уравнения фазовой области

ГУН используются в аналоговых приложениях, таких как частотная модуляция и частотная манипуляция . Функциональная зависимость между управляющим напряжением и выходной частотой для ГУН (особенно тех, которые используются на радиочастоте ) может быть не линейной, но в небольших диапазонах зависимость приблизительно линейна, и можно использовать линейную теорию управления. Преобразователь напряжения в частоту (VFC) — это особый тип ГУН, предназначенный для очень линейной работы в широком диапазоне входных напряжений.

Моделирование ГУН часто не связано с амплитудой или формой (синусоида, треугольная волна, пилообразная волна), а скорее с ее мгновенной фазой. Фактически, основное внимание уделяется не сигналу временной области A sin ( ωt + θ ), а скорее аргументу синусоидальной функции (фазе). Следовательно, моделирование часто выполняется в фазовой области.

Мгновенная частота ГУН часто моделируется как линейная зависимость от его мгновенного управляющего напряжения. Выходная фаза генератора представляет собой интеграл от мгновенной частоты.

Для анализа системы управления полезны преобразования Лапласа вышеуказанных сигналов.

Дизайн и схемы

Диапазон настройки, коэффициент усиления и фазовый шум — важные характеристики ГУН. Как правило, для ГУН предпочтительнее низкий фазовый шум. Усиление настройки и шум, присутствующие в управляющем сигнале, влияют на фазовый шум; высокий шум или высокий коэффициент усиления подразумевают больший фазовый шум. Другими важными элементами, определяющими фазовый шум, являются источники фликкер-шума (1 / f- шум) в цепи, уровень выходной мощности и загруженная добротность резонатора. (см . уравнение Лисона ). Низкочастотный фликкер-шум влияет на фазовый шум, потому что фликкер-шум гетеродинируется с выходной частотой генератора из-за нелинейной передаточной функции активных устройств. Влияние фликкер-шума можно уменьшить с помощью отрицательной обратной связи, которая линеаризует передаточную функцию (например, вырождение эмиттера ).

ГУН обычно имеют более низкий коэффициент добротности по сравнению с аналогичными генераторами с фиксированной частотой и поэтому страдают большим джиттером . Джиттер можно сделать достаточно низким для многих приложений (например, для управления ASIC), и в этом случае VCO пользуются преимуществами отсутствия компонентов вне кристалла (дорого) или встроенных индукторов (низкий выход для общих процессов CMOS).

Генераторы LC

Обычно используемые схемы ГУН — это генераторы Клаппа и Колпитца . Из этих двух генераторов наиболее широко используется генератор Колпитса, и эти генераторы очень похожи по конфигурации.

Кварцевые генераторы

А кварцевый генератор, управляемый напряжением (VCXO), используется для точной настройки рабочей частоты. Частота кварцевого генератора, управляемого напряжением, может изменяться на несколько десятков частей на миллион (ppm) в диапазоне управляющего напряжения обычно от 0 до 3 вольт, поскольку высокая добротность кристаллов позволяет регулировать частоту только в небольшом диапазоне. частот.

А VCXO с температурной компенсацией (TCVCXO) включает компоненты, которые частично корректируют зависимостьрезонансной частотыкристаллаот температуры. Тогда меньшего диапазона регулирования напряжения будет достаточно для стабилизации частоты генератора в приложениях, гдеизменяетсятемпература, например, принагреваниивнутрипередатчика.

Помещение генератора в кварцевую печь с постоянной, но более высокой, чем температура окружающей среды, температурой — еще один способ стабилизировать частоту генератора. Эталоны кварцевых генераторов с высокой стабильностью часто помещают кристалл в печь и используют входное напряжение для точного управления. Температура выбрана в качестве температуры оборота : температура, при которой небольшие изменения не влияют на резонанс. Управляющее напряжение можно использовать, чтобы время от времени регулировать опорную частоту источника NIST . Сложные конструкции также могут регулировать управляющее напряжение с течением времени, чтобы компенсировать старение кристалла.

Генераторы часов

Тактовый генератор представляет собой генератор , который обеспечивает сигнал синхронизации для синхронизации операций в цифровых схемах. Генераторы часов VCXO используются во многих областях, таких как цифровое телевидение, модемы, передатчики и компьютеры. Конструктивными параметрами тактового генератора VCXO являются диапазон настраиваемого напряжения, центральная частота, диапазон настройки частоты и временной джиттер выходного сигнала. Джиттер — это форма фазового шума, которую необходимо минимизировать в таких приложениях, как радиоприемники, передатчики и измерительное оборудование.

Когда требуется более широкий выбор тактовых частот, выходной сигнал VCXO можно пропустить через схемы цифрового делителя для получения более низких частот или подать на контур фазовой автоподстройки частоты (PLL). Доступны ИС, содержащие как VCXO (для внешнего кристалла), так и ФАПЧ. Типичным применением является обеспечение тактовых частот в диапазоне от 12 кГц до 96 кГц для аудио- цифро-аналогового преобразователя .

Синтезаторы частот

Синтезатор частот генерирует точные и регулируемые частоты на основе стабильных одночастотных часов. С цифровым управлением генератором на основе синтезатора частот может служить в качестве цифровой альтернативы аналоговых цепей управляемого напряжения генератора.

Приложения

ГУН используются в генераторах функций , контурах фазовой автоподстройки частоты, включая синтезаторы частоты, используемые в коммуникационном оборудовании и производстве электронной музыки , для генерации переменных тонов в синтезаторах .

Функциональные генераторы — это низкочастотные генераторы, которые имеют несколько форм волны, обычно синусоидальную, квадратную и треугольную. Генераторы монолитных функций управляются напряжением.

Аналоговые контуры фазовой автоподстройки частоты обычно содержат ГУН. Высокочастотные ГУН обычно используются в цепях фазовой автоподстройки частоты для радиоприемников. Фазовый шум является наиболее важной характеристикой в ​​этом приложении.

ГУН звуковой частоты используются в аналоговых музыкальных синтезаторах. Для них наиболее важными характеристиками часто являются диапазон развертки, линейность и искажения. ГУН звуковой частоты для использования в музыкальном контексте в 1980-х годах были в значительной степени вытеснены их цифровыми аналогами, генераторами с цифровым управлением (DCO), из-за их стабильности выходного сигнала при изменении температуры во время работы. С 1990-х годов музыкальное программное обеспечение стало доминирующим методом генерации звука.

Преобразователи напряжения в частоту — это генераторы, управляемые напряжением, с очень линейной зависимостью между приложенным напряжением и частотой. Они используются для преобразования медленного аналогового сигнала (например, от датчика температуры) в сигнал, пригодный для передачи на большие расстояния, поскольку частота не будет дрейфовать и не будет зависеть от шума. Осцилляторы в этом приложении могут иметь выходы синусоидальной или прямоугольной формы.

Если генератор управляет оборудованием, которое может генерировать радиочастотные помехи, добавление переменного напряжения к его управляющему входу, называемое дизерингом , может рассеять спектр помех, чтобы сделать его менее нежелательным (см. Часы с расширенным спектром ).

Схемы генераторы управляемые напряжением гун

Это сообщение отредактировал ranch — May 23 2008, 08:49 PM

Группа: Cоучастник
Сообщений: 1082
Пользователь №: 10972
Регистрация: 30-August 06
Место жительства: RU

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

Мнение, такое, нахрен цепляться за нелинейность самопальных ГУНов, что она может дать в ГЛУШИЛКЕ. Если манечка по идеальным характеристикам, то нелинейность ГУНА в заданых пределах перестройки (на мой взгляд трудно добится именно этих самых пределов) легко можно снивелировать формой пилы. Да только оно надо? ГУНы от макса, кстати легко повторяемые, правда достаточно габаритные получаются относительно оригиналов, вполне линейны в заданой дельте. см. даташиты, там графики есть. схемотехника сл.:

Еще год назад делал по этим схемам. Тему поднимал тут

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

QUOTE (ranch @ Oct 26 2007, 10:14 PM)
Нелинейность не главное. Нужна простая схема, которая бы выдавала 10-15 дБм на выходе "малой кровью". Я делал по этим схемам и обнаружил, что такие ГУНы "затыкаются" частотами выше 70 кГц. Как zxcxz получил на модуляции 200 кГц 17 дБм — не могу понять ни умом, ни душой.

Группа: Автор
Сообщений: 192
Пользователь №: 2431
Регистрация: 8-November 05

Может это успокоит любителей поязвить. Это мой гун управляемый 200кГц пилой. Можно заметить нелинейность 0,3дБ Купи приборы нормальные и переходи с гетенакса на керамику.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

QUOTE (ranch @ Oct 27 2007, 12:43 AM)
DART ! А ты заметил, что во 2-й схеме ГУНа ошибка? Транзисторы серии NE68ххх бывают только NPN полярности.

Нету там никакой ошибки там питалово отрицательное, видно же по варикапной матрице . А транзы я туда вообще другие ставил ибо таких ни в одном каталоге не нашел. С названиями просто ошиблись, но конешно позорище для производителя такие ашипки в своем же даташите клепать . (кстати я npn применял и питал +10)
Меня другой вопрос волнует. Варикапы довольно низкодобротный прибор, так вот пришел к выводу, что стоит попробовать соорудить "варикап" из полумеханической системы. Скажем для плавной подстройки диапазона редукторным смещением пластин (уже сделано у людей давно) А для модуляции ЗЧ использовав в качестве одной из обкладок мембрану динамической головки. А для частот свыше 50кГц пьезоэлементом, см. картинку. В этом плане есть вариант разогнать ГУН до сотен килогерц. (если причина в гавеных свойствах варикапа)

Читайте также  Трансмиссия вольво хс90 схема

Кстати как вариант попробовать электромагнитную систему корректировки головки в CDRom.

Это сообщение отредактировал Dart — Oct 27 2007, 10:03 AM

Присоединённое изображение

Группа: Автор
Сообщений: 2634
Пользователь №: 11311
Регистрация: 14-September 06
Место жительства: USSR

у меня есть такой ГУН от эриксона (на котором я делал глушилку) 2-х диапазонный. Так вот предложение, я могу перерисовать его схему со всеми номиналами, а кто может поищите по кодам активные компоненты. Зачем мучиться, изобретать уже готовое? Будем иметь Реально рабочую схему да и плату 2-х диапазонного ГУНа.
p.s. что за деталька прямоугольная желтого цвета возле синего резистора?

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

kk =MRF917
YD =ХЗ
R87 =ХЗ оч. вероятно что транзовая сборка.
88 =MMBD1704
m6 =BSR58 либо MMBA812M6 либо BSS66 (зависит от включения)
5 =если варикап то BBY57-03W

вероятно мой справочник по кодировкам устарел.

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

QUOTE (Роман @ Oct 28 2007, 11:29 AM)
что за деталька прямоугольная желтого цвета возле синего резистора?

Группа: Автор
Сообщений: 2634
Пользователь №: 11311
Регистрация: 14-September 06
Место жительства: USSR

Вобщем готово, возможно есть не значительные ошибки, но общая картина видна. плата как я понял в 3 слоя, индуктивности L1 L5 L6 проходят в среднем слое

Присоединённое изображение

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Группа: Автор
Сообщений: 2634
Пользователь №: 11311
Регистрация: 14-September 06
Место жительства: USSR

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

Группа: Admin
Сообщений: 40831
Пользователь №: 3
Регистрация: 26-January 05
Место жительства: Москва слезам не верит.

Не задавайте вопросы технического характера в личку, все-равно отправлю на форум.

Хотя бы раз в год уезжай туда, где ты еще не был!

Билль о рабах Вирджиния, 1779 г.:
«Ни один раб не должен хранить или переносить оружие, если только у него нет письменного приказа хозяина или если он не находится в присутствии хозяина».

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

Кстати чем так хорош этот ГУН, что именно его препарируем? Хто такие DR-ы увы не знаю так что верю на слово. ИМХО если производитель такой пендитный до текстолитов, чего бы ему не использовать керамооснову как в старых ГУНах. На мой непроф. взгляд использовать полоски в средних слоях глупо, т.к. скорость распространения в текстолите будет почти вполовину меньше, лямбда больше, 50-омный резонатор соответственно больше.

офтоп: эксперимент, сделал травленую петлю на 7Х0мГц и снимал отводом, также индуктивной полоской с того же слоя, и индуктивной полоской с нижнего. двусторонний экран, максимальное заземление площадей. Так вот при одинаковой их длине с нижнего отдача в 3-4 раза ниже чем с того же слоя. Текстолит гавно? . может быть, но урок усвоил.

Вот готовые схемы

A Colpitts VCO for Wideband (0.95–2.15 GHz)

CDMA Cellular VCO with BFG425W, BFG410W

(Вводим в Yahoo)
Главное описанные и проверенные,
вторая вообще на ширпотребе!

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

ranch! эти схемы привел потому, что также как и ты проверил их работоспособность и получил ХОРОШИЕ результаты на схеме № 2.
Что значит повторяемость?
У меня, например частота отличалась на 200мГц от рассчетной
при первой сборке, требовалась подстройка, но это нотмально
на этих частотах, ширпотребовской элементной базе и самопальных печатных платах.

ranch! Полностью согласен, дейчтвительно мощность невысока, стабильность тоже далеко не супер.
НО это 100% работоспособная схема с неплохой повторяемостью.

Буфер-усилитель конечно же необходим! Осталость найти для него
подходящюю простую и повторяемую схему на транзисторах
(Без MAR, SMA и прочих редких СВЧ микросхем)

В конце концов это же глушилка а не генератор стабильных сигналов!

Группа: Автор
Сообщений: 2634
Пользователь №: 11311
Регистрация: 14-September 06
Место жительства: USSR

С целью добавления информации по теме поработал над этими фото. Справа обратная сторона в зеркальном отображении.
видно, что схемы ГУНов на 900/1800 одинаковы, на 1800 добавили один каскад усиления. Постараюсь набросать схему, но незнаю, маловато разрешение.

Это сообщение отредактировал Роман — Nov 7 2007, 09:20 PM

Присоединённое изображение

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Группа: Автор
Сообщений: 2634
Пользователь №: 11311
Регистрация: 14-September 06
Место жительства: USSR

Присоединённое изображение
Присоединённое изображение

Группа: Автор
Сообщений: 6137
Пользователь №: 1275
Регистрация: 27-August 05
Место жительства: Украина

Вот наконец то появилася интересная схема ГУНа. Интересная не только для "глушилок", но и для РМ выше 2 гиг. Я ее прогнал через 3 программы, интересовало, а будет ли работать с ширпотребовскими транзисторами типа бфр93, бфг67. Будет работать. Индуктивность контура поставил "от фонаря" примерно. вот первый график с транзистором указанным в схеме.

Присоединённое изображение

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

image

Группа: Автор
Сообщений: 6137
Пользователь №: 1275
Регистрация: 27-August 05
Место жительства: Украина

Присоединённое изображение

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

image

Группа: Автор
Сообщений: 15654
Пользователь №: 2613
Регистрация: 17-November 05

QUOTE (ranch @ Nov 11 2007, 11:38 PM)
Не указаны блокировочные конденсаторы — простите великодушно и не задалбывайте вопросами типа "куда их ставить ?"

А что такое "блокировочные конденсаторы"? щютко.
Неясно мне другое, полоска+С3= контур. Он как настроен?

Vla что происходит если менять параметры его в симулях? И сколько % от F дельта F?

Группа: Автор
Сообщений: 6137
Пользователь №: 1275
Регистрация: 27-August 05
Место жительства: Украина

QUOTE
Неясно мне другое, полоска+С3= контур. Он как настроен?

На такие частоты и при таких схемах надо еще как минимум три емкости учитывать из даташита. это емкость база-эмитер — 2пика, база-колектор -0.9 пик и колектор-эмитер-0.5 пик. Поэтому контур состоит из полоски, (я беру по схеме выложеной ranch), не по симулятору, и емкостей С3+варикап+С4 +С2+переход база-эмитер+С1. Емкость последоваельной цепочки С2+переход база-эмитер+С1 составляет примерно 1.5 пика, В ней самая малая это емкость перехода, поэтому замена транзистора на другой существенно изменяет частоту. варикап подключен к контуру через 1.5 пика, ихняя емкость составляет примерно 1/3 от всей емкости контура, поэтоту для максимальной дельты, неоюходимо выбирать варикап с малой емкостью при малом управляющем напряжении, с повышением напряжения емкость варикапа вроде еменьшается (точно не помню)

А какая дельта частоты при изменении емкости, можно грубо прикинуть посмотрев два графика. В схеме ничего не менялось кроме транзистора. У первого транзистора емкость эмитерного перехода 2 пика. у второго 1.3 пика. периоды есть на графике, вот и считаем дельту. грубо 300 мег. при управлением варикапом конечно будет меньше, точно сказать затруднительно без марки варикапа, максимума и минимума пилы

Схемы генераторы управляемые напряжением гун

Генератор, управляемый напряжением, или ГУН (Voltage Controlled Oscillator, VCO) — это устройство генерирования колебания, частота которого определяется управляющим напряжением (Control Voltage, Tuning Voltage).

Это управляющее напряжение подается, как правило, на специальный вход управления и позволяет перестроить генератор в требуемом диапазоне частот. По сути дела, в ГУН происходит преобразование величины управляющего напряжения, изменяющегося в диапазоне Umin — Umax в номинал выходной частоты в диапазоне fmin — fmax.

Основные параметры и характеристики ГУН

Диапазон частот перестройки ГУН. Определяет диапазон изменения частоты от fmin до fmax сигнала на выходе ГУН.

Крутизна перестройки ГУН по частоте (Tuning Sensitivity). Это крутизна характеристики перестройки по частоте от напряжения перестройки (выражается в Гц/В), показывающая, насколько изменится выходная частота при изменении управляющего напряжения на единицу (рис…). В англоязычной литературе эту характеристику часто называют коэффициентом ГУН (VCO Gain). По сути дела отражает чувствительность генератора к воздействиям по управляющему входу, что и отражается в англоязычном термине.

Характеристика перестройки ГУН по частоте (Frequency Tuning Characteristic). Это представленная в графическом виде зависимость частоты на выходе ГУН от управляющего напряжения. В идеальном случае соответствие между выходной частотой и напряжением настройки должно быть линейным.

Нелинейность перестройки по частоте (Tuning Non-linearity, Tuning Linearity). Отклонение от линейного характера характеристики изменения частоты ГУН от напряжения перестройки.

Мощность выходного сигнала РЧ ГУН (Output Power). Зависит от частоты и определяется типом используемого ГУН и элементной базы. Количественно определяется мощностью частоты основной гармоники синусоидального сигнала на нагрузке 50 Ом на выходе ГУН.

Отклонение от номинальной величины мощности на выходе ГУН (Output Power Variation). Это разность между максимальным и минимальным уровнем мощности на выходе ГУН на нагрузке 50 Ом при данной температуре (выражается в дБ) от частоты.

Читайте также  Трансмиссия ваз 2115 схема

Зависимость выходной мощности от температуры (Output Power Change with Temperature). Это изменение мощности сигнала основной гармоники на выходе ГУН от температуры.

Зависимость частоты от температуры (Frequency vs. Temperature). Изменение частоты ГУН от температуры при постоянном напряжении перестройки.

Скорость перестройки частоты (время переходного процесса ГУН) (Tuning Speed, Response Time). Это время, которое требуется для установления выходной частоты ГУН на 90 процентов от ее конечного значения после начала перестройки частоты ГУН.

Ширина полосы частот модуляции (Modulation Bandwidth). Это частота модулирующего сигнала, при которой девиация частоты уменьшается до 0.707 от ее постоянного значения. Обычно она зависит от полного сопротивления источника модулирующего сигнала, типичное значение которого 50 Ом.

Остаточная расстройка ГУН (Post Tuning Drift). При скачкообразном изменении напряжения перестройки ГУН перестроится от начальной частоты f1 до конечной частоты f2. При этом частота f2 установится до требуемого значения через некоторое время. Остаточная расстройка ГУН – это отклонение частоты от конечного значения за определенное время после скачкообразного изменения напряжения перестройки.

Уход частоты ГУН (Post Tuning Drift). При скачкообразном изменении управляющего напряжения ГУН перестроится от начальной частоты f1 до конечной частоты f2. При этом частота f2 установится до требуемого значения через некоторое время. “Уход” частоты – это отклонение частоты от конечного значения за определенное время после скачкообразного изменения напряжения перестройки (рис. 14.2).

Уход частоты ГУН при изменении температуры (Frequency Drift With Temperature). Это изменение частоты ГУН в зависимости от температуры при постоянном напряжении перестройки.

Затягивание частоты (Frequency pulling) — отклонение выходной частоты ГУНа от номинальной величины, вызванное изменениями его выходной нагрузки.

Явление затягивания частоты должно быть минимизировано, особенно в тех случаях, когда каскады усиления мощности в структуре передатчиков находятся близко к ГУН. При этом импульсный режим работы УМ, при котором существенно меняются параметры усилителя, может оказывать влияние на выходную частоту ГУН. Такая паразитная обратная связь может приводить даже к срыву процессов РЧ синхронизации ГУН.

Смещение частоты (Frequency pushing, Pushing) — изменение выходной частоты ГУНа при воздействии внешних воздействий, исключая изменение величины нагрузки генератора, при постоянном напряжении настройки. При этом чаще всего ограничиваются лишь учетом изменения величины напряжения источника питания. При использовании того же самого примера, что и ранее, внезапный бросок тока, вызванный выходным усилителем абонентского устройства, может производить выброс постоянного напряжения на вводе питания ГУНа, что в свою очередь приведет к нежелательному скачку выходной частоты.

Чтобы определить чувствительность ГУН по смещению (Pushing sensitivity), производят изменение величины напряжения питания в некотором диапазоне, измеряя при этом выходную частоту ГУНа. Смещение частоты обычно выражается в МГц/В и определяется при изменении напряжения питания на ± (0,1 — 0,5) В от номинального значения для различных фиксированных величин напряжений настройки. Для определения чувствительности необходимо разделить полученный частотный сдвиг на величину изменения напряжения. Генераторы хорошего качества, используемые в РЧ блоках устройств ССПО, имеют чувствительность по смещению 1-10% от чувствительности по основному входу настройки (Tuning sensitivity).

Коэффициент гармоник выходного напряжения ГУН (Harmonic Content). Это уровень гармонических составляющих выходного сигнала. Измеряется в дБ по отношению к несущей (дБн).

Побочные составляющие, негармонические побочные составляющие (Spurious Responses, Non-harmonic Spurious Content). Побочные компоненты и негармонически зависимые сигналы, присутствующие в спектре выходного сигнала ГУН. Измеряются в дБн.

Фазовый шум одной боковой полосы (Single Side Band Phase Noise) или просто Фазовый шум. Он измеряется в полосе 1 Гц по отношению к мощности несущей частоты при определенном частотном сдвиге или расстройке (Offset) от нее. Фазовый шум измеряется в дБн/Гц. При этом оговаривается величина расстройки. Например, -100 дБн/Гц при отстройке 100 кГц.

Разное

Контактные щетки для микродеталей, электробритв и т.п. можно выпилить из графитовых стержней от старых батареек питания.

Гун генератор управляемый напряжением

Раздел содержит схемы 2-фазных и квадратурных генераторов, схему управле-ния включением генератора, схему настройки частоты генератора посредством изменения подключенного реактивного сопротивления, схему точной дистан-ционной настройки, а также другие схемы с иными способами регулировки или варьирования частотой генератора в зависимости от напряжения постоянного тока на различных участках частот в диапазоне от 5 Гц до 150 МГц.

ГУНы можно разделить на два типа в зависимости от выходного сигнала:

Гармонические осцилляторы генерируют сигнал синусоидальной формы. В их состав входят усилитель и резонансный контур (контур необходим для того, чтобы отправить сигнал обратно на вход). Колебания происходят на частоте настройки, где положительное усиление возникает вокруг петли.

Релаксационные генераторы могут генерировать сигналы пилообразной или треугольной формы. Они нередко используются в монолитных интегральных схемах (ИС), и могут обеспечить широкий диапазон частот [2] . Выделяют три метода построения ГУНов, наиболее часто использующихся для реализации в интегральном исполнении:

  • Генераторы с пассивным резонатором, содержащие колебательную систему, кварцевый резонатор, устройства на ПАВ, резонаторы другого рода, определяющие номинал частоты генерируемого сигнала и его качество;
  • Релаксационные генераторы, в которых происходит поочередный перезаряд задающего частоту конденсатора от источника постоянного тока между двумя пороговыми значениями;
  • Кольцевые генераторы, состоящие из нечетного числа асимметричных инверторов или четного/нечетного количества дифференциальных инверторов с их соединением в кольцевую цепь. [3]

Основные параметры и характеристики ГУН

У генераторов, управляемых напряжением, принято выделять следующие параметры:

  • Диапазон частот перестройки ГУН. Он определяет диапазон изменения частоты от минимальной (fmin) до максимальной (fmax) сигнала на выходе генератора;
  • Крутизна перестройки ГУН по частоте. Это крутизна характеристики перестройки по частоте от напряжения перестройки (выражается в Гц/В), показывающая, насколько изменится выходная частота при изменении управляющего напряжения на единицу;
  • Характеристика перестройки ГУН по частоте. Это представленная в графическом виде зависимость частоты на выходе ГУН от управляющего напряжения;
  • Нелинейность перестройки по частоте. Это отклонение от линейного характера характеристики изменения частоты ГУН от напряжения перестройки;
  • Мощность выходного сигнала РЧ ГУН. Зависит от частоты и определяется типом используемого генератора и элементной базы;
  • Отклонение от номинальной величины мощности на выходе ГУН. Это разность между максимальным и минимальным уровнем мощности на выходе ГУН на нагрузке 50 Ом при данной температуре (выражается в дБ) от частоты;

Схема генератора, управляемого напряжением, изображённого на рисунке 1, позволяет получить частоту сигнала на выходе, лежащую в диапазоне 0,5. 4 кГц при изменении входного напряжения от 0,5 до 8,5 вольт. Зависимость частоты на выходе генератора от управляющего напряжения показана на рисунке 2.

Принцип действия этого генератора основан на том, что конденсатор C1 заряжается через резистор R1 до заданного напряжения, затем происходит его разряд через диод D1, и далее процесс повторяется. Процессом разряда управляет компаратор-одновибратор, реализованный на операционном усилителе DA1. Чем меньше напряжение, до которого заряжается конденсатор, тем больше частота на выходе генератора.

Рис. 1. Принципиальная схема генератора, управляемого напряжением.
DA1 — любой операционный усилитель общего применения, например, 741, 140УД708 и т.д.
Диод D1 — любой маломощный кремниевый типа КД503, КД509 или германиевый типа Д9.

Рис. 2. Зависимость частоты на выходе генератора от управляющего напряжения.

Применение компаратора-одновибратора позволяет увеличить диапазон управляющих напряжений, и кроме того амплитуда выходного сигнала остаётся неизменным (рисунок 3).

Рис. 3. Осциллограммы генератора при управляющем напряжении Uупр=1,5 В.
Красный цвет — напряжение на выходе ОУ DA1, синий — напряжение на конденсаторе C1.

Рассмотрим работу компаратора-одновибратора. В исходных условиях конденсатор C2 заряжен, а C1 разряжен. Поскольку напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя DA1 меньше, чем на его прямом входе, то на выходе DA1 присутствует напряжение, близкое к напряжению питания. Как только напряжение на конденсаторе C1 станет больше, чем напряжение прямом входе усилителя DA1, на выходе компаратора-одновибратора появится напряжение, близкое к нулю. Поскольку конденсатор C2 заряжен, то через этот конденсатор на прямой вход усилителя потечёт ток обратной полярности, что приведёт к появлению отрицательного напряжения на прямом входе усилителя DA1, и это продлится до тех пор, пока конденсатор C2 не перезарядится. То есть конденсатор C2 образовывает временную положительную обратную связь, которая превращает усилитель в триггер Шмитта, и за время действия этой ОС частотозадающий конденсатор C1 успевает почти полностью разрядиться через диод D1.

В схеме генератора может быть применён практически любой операционный усилитель, например, 741, 140УД708 и т.д. Диод D1 — любой кремниевый типа КД503, КД509 или германиевый типа Д9.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: