Чтение онлайн

В рассматриваемой схеме значение резонансной частоты генератора определяется не только параметрами элементов, входящих в состав резонансного контура, но и параметрами реактивного сопротивления подключаемой к резонансному контуру нагрузки. В данном случае речь идет о транзисторе VТ1 и цепях его обвязки. Поэтому желательно добиваться минимального влияния цепей обратной связи на контур, а также выбирать транзистор с соответствующими параметрами.

Естественно, чем меньше глубина обратной связи, тем меньше влияние нагрузки на резонансный контур. Поэтому в процессе налаживания параметры элементов цепи обратной связи, определяющие коэффициент передачи цепи ПОС, следует выбирать так, чтобы при возможно минимальной глубине обратной связи генерация была устойчивой, в том числе и при неблагоприятных условиях работы транзистора. На практике величины емкостей конденсаторов С3 и С4 выбирают как можно большими, а емкость конденсатора С2 – как можно меньшей, то есть минимально необходимой для возникновения колебаний.

При перестройке резонансного контура с целью изменения рабочей частоты генератора изменяется и коэффициент передачи цепи обратной связи, зависящий от параметров конденсаторов С3 и С4. Например, с возрастанием резонансной частоты глубина обратной связи уменьшается, поскольку емкостное сопротивление этих конденсаторов уменьшается. В результате уменьшается и напряжение, необходимое для поддержки соответствующего уровня глубины ОС. Поэтому главным признаком качества созданной конструкции генератора является равномерное выходное напряжение во всем диапазоне перестраиваемых частот.

При выборе коэффициента передачи цепи ПОС особое внимание также следует обратить на форму генерируемого сигнала. Слишком глубокая обратная связь приведет к искажениям синусоидальной формы выходного сигнала, что, в свою очередь, является причиной появления нежелательных гармоник. Помимо этого на форму сигнала оказывает влияние и неудачный выбор рабочей точки транзистора VТ1. Не следует забывать о том, что транзистор следует выбирать с максимальным коэффициентом усиления и граничной частотой.

Рабочая частота рассматриваемого LC-генератора по схеме Клаппа составит около 100 МГц при использовании бескаркасной катушки L1, содержащей 7 витков провода диаметром 0,8 мм, которые наматываются на оправку диаметром 10 мм. Вместо переменного конденсатора С2 рекомендуется включить подстроечный конденсатор той же емкости. При напряжении питания 10 В коллекторный ток транзистора VT1 типа KF173 составляет примерно 5 мА. При использовании других высокочастотных транзисторов рекомендуется подобрать положение рабочей точки.

На форму выходного сигнала LC-генератора, выполненного по схеме Клаппа, значительное влияние оказывает и входное сопротивление последующего каскада. Даже его малая величина воздействует на резонансный контур как дополнительное реактивное сопротивление, поскольку даже незначительное увеличение тока на выходе транзистора VT1 приводит к увеличению тока на его выходе. В результате изменяется режим работы резонансного контура, что приводит к ухудшению его добротности. Поэтому подключать, например, умножитель частоты или усилительный каскад к выходу такого генератора непосредственно, без буферного каскада, не рекомендуется.

В рассмотренных ранее схемотехнических решениях LC-генераторов в качестве активного элемента использовался биполярный транзистор. Однако при разработке миниатюрных радиопередатчиков и радиомикрофонов широко применяются схемы активных элементов, выполненных на полевых транзисторах. Главное достоинство полевых транзисторов, часто называемых канальными или униполярными, заключается в высоком входном сопротивлении, соизмеримом с входным сопротивлением электронных ламп. Особую группу составляют полевые транзисторы с изолированным затвором.

По переменному току полевой транзистор активного элемента высокочастотного генератора может быть включен с общим истоком, с общим затвором или с общим стоком. При разработке микропередатчиков чаще используются схемотехнические решения, в которых полевой транзистор по переменному току включен по схеме с общим стоком. Такая схема включения полевого транзистора аналогична схеме включения с общим коллектором для биполярного транзистора. В активном элементе, выполненном на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим стоком, нагрузка подключена в цепь истока транзистора, а выходное напряжение снимается с истока по отношению к шине корпуса.

Коэффициент усиления по напряжению такого каскада, часто называемого истоковым повторителем, близок к единице, то есть выходное напряжение практически равно входному. При этом фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами отсутствует. Истоковые повторители отличает сравнительно небольшое входное сопротивление при повышенном входном сопротивлении. Помимо этого для таких каскадов характерна малая входная емкость, что приводит к увеличению входного сопротивления на высоких частотах.

Одним из критериев классификации LC-генераторов на полевых транзисторах, как и генераторов на биполярных транзисторах, является схемотехническое решение цепи положительной обратной связи. В зависимости от примененной схемы цепи ПОС такие генераторы делятся на генераторы с индуктивной связью, с емкостной связью и трехточечные генераторы (так называемые трехточки). В генераторах с индуктивной связью цепь положительной обратной связи между входным и выходным электродами транзистора образована индуктивной связью, а в генераторах с емкостной связью – емкостной. В трехточечных ВЧ-генераторах, которые в свою очередь делятся на индуктивные и емкостные трехточки, резонансный контур подключен к активному элементу в трех точках.

Следует признать, что при разработке высокочастотных генераторов для миниатюрных радиопередающих устройств особой популярностью пользуются схемотехнические решения с полевыми транзисторами, основанные на применении индуктивной трехточки (схема Хартли). Дело в том, что на высоких частотах комплексное входное сопротивление полевого транзистора велико. Поэтому транзистор практически не шунтирует резонансный контур, то есть не оказывает никакого влияния на его параметры. Принципиальная схема одного из вариантов высокочастотного LC-генератора, выполненного по схеме Хартли на полевом транзисторе, включенном по переменному току по схеме с общим стоком, приведена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Принципиальная схема LC-генератора на полевом транзисторе по схеме Хартли

В рассматриваемой схеме активный элемент LC-генератора выполнен на полевом транзисторе VT1, который по переменному току включен по схеме истокового повторителя, то есть с общим стоком. Электрод стока транзистора замкнут на шину корпуса через конденсатор С2. Резонансный контур образован включенными параллельно подстроечным конденсатором С1 и катушкой индуктивности L1, от параметров которых зависит частота генерируемых колебаний. Этот контур подключен в цепь затвора полевого транзистора VT1.

Возникшие в резонансном контуре колебания подаются на затвор транзистора VT1. При положительной полуволне входного сигнала на затвор поступает соответственно положительное напряжение, в результате чего возрастает проводимость канала, а ток стока растет. При отрицательной полуволне колебания на затвор поступает соответственно отрицательное напряжение, в результате чего проводимость канала снижается, а ток стока уменьшается. Снимаемое с электрода истока транзистора VT1 напряжение подается в резонансный контур, а именно на вывод катушки L1, которая по отношению к истоку транзистора включена по схеме повышающего автотрансформатора. Такое включение позволяет увеличить коэффициент передачи цепи положительной обратной связи до необходимого уровня, то есть обеспечивает соблюдение условия баланса амплитуд. Выполнение условия баланса фаз обеспечивается включением транзистора VT1 по схеме с общим стоком.