Розробка для гуртка радіоконструкторів - Простий RC генератор на 1000 Гц
Для радіоаматорів бажано мати у своїй лабораторії простий RC генератор на 1000 Гц з малими нелінійними спотвореннями, близько 0,05%. Як відомо з теорії, генерація у схемі з мостом Вина можлива, коли коефіцієнт посилення, що використовується підсилювача для генератора більше 3, причому при великому посиленні вихідний сигнал буде з спотворенням форми синусоїдального сигналу; у зв'язку з чим вибирається критичне посилення трохи більше 3. Для усунення спотворень у схему введено негативний зворотний зв'язок (НЗЗ), причому є можливість регулювати глибину негативного зворотного зв'язку за допомогою підстроювального резистора. Генератори з мостом Вина описані у літературі неодноразово. Автори пропонують свій варіант простого RC генератора на 1000 Гц з мостом Вина, сигнал якого має малі нелінійні спотворення. Принципова електрична схема генератора наведена на рис.1.Як видно із схеми, основне посилення отримано у другому (VT2) і третьому (VT3) каскадах, які зібрані за схемою із загальним емітером.Цей підсилювач зібраний за схемою з безпосереднім зв'язком між каскадами, що зменшує кількість радіоелементів та спрощує налаштування підсилювача. Для забезпечення високоомного входу застосовано істоковий повторювач на польовому транзисторі КП303А (VT1). На виході генератора використано емітерний повторювач на транзисторі VT4, чим забезпечено низькоомний вихід. Підсилювач з відключеним ланцюгом НЗЗ має посилення, 80 на навантаженні 300 Ом; а з включеним ланцюгом НЗЗ можна виставити критичне посилення, при якому маємо мінімальні спотворення синусоїдального сигналу. Без введення НЗЗ, як свідчить експеримент, генератор генерує П-образний сигнал із невеликими спотвореннями. Щоб режим роботи транзисторів VT2 і VT3 не змінювався - у схему введено стабілізатор напруги на стабілітроні VD1. Частоту генерації задають RC ланцюги: R3 + R5 та С2, R13 + R4 та С1. Відповідно до теорії, частота генерації в генераторах з мостом Вина можна розрахувати за такою формулою: f = 159/ корінь кв. з (R3 + R5) × (R13 + R4) × C2 × C1. Якщо опір R3 + R5 = R13 + R4 і ємність С2 = С1, формула спрощується і має вигляд: f = 159/( R3 + R5) × С2, де частота генерації в Гц, опір в ком і ємність в мкф.Конденсатори С2 та С1 краще застосувати типу К71-7, які мають допуск ±1%. Якщо таких немає, то допускається застосовувати конденсатори типу КСВ з допуском ±5%, підібравши їх за вимірювачем ємності з однаковою ємністю. Резистори R3 та R13, R5 та R4 повинні мати однаковий опір. Налаштування генератора не складне, проте треба застосувати осцилограф і частотомір. Спочатку виставляємо НЗЗ невеликої глибини-середній вивід підстроювального резистора R9 ближче до загального дроту і за допомогою підстроювального резистора R1 виставляємо такий режим транзисторів, щоб з'явилася генерація сигналу. Спостерігаючи сигнал на осцилографі побачимо, що синусоїдальний сигнал спотворений, має обмеження зверху та знизу. За допомогою підстроювального резистора R1 досягаємо симетричності в обмеженні зверху та знизу. Вигляд "відсиметрованої" синусоїди з обмеженням зверху та знизу показаний на рис. 2. Далі за допомогою підстроювального резистора R9 збільшуємо глибину НЗЗ поки не відбувається зрив генерації, потім повертаємося (трохи назад) до генерації, підібравши критичне посилення; при цьому отримаємо синусоїдальний сигнал з мінімальними нелінійними спотвореннями близько 0,05%. Частоту сигналу бажано перевірити за допомогою частотоміра та підкоригувати, за необхідності, зміною опору резисторів R3 та R13. Для зниження частоти опору резисторів необхідно збільшити, а підвищення частоти - зменшити. Якщо коригування незначне, то можна змінити тільки величину опору резистора R13. Фактично це зробити просто; якщо необхідно збільшити, то послідовно з резистором R13 включаємо резистор на 5,1 ... 91 Ом, а якщо необхідно зменшити - паралельно резистору R13 під'єднуємо резистор на 10 ... 30 кОм. Вихідний сигнал має максимальну ефективну напругу близько 800 мВ. Сигнал можна регулювати ступінчасто, за допомогою перемикача SA1 і плавно за допомогою потенціометра R16. Замість перемикача SA1, за бажанням, можна встановити кілька гнізд. Транзистори можна застосувати з будь-якими літерними індексами.В авторському варіанті транзистор VT2 має коефіцієнт передачі постійного струму h21е рівний 78, а VT3 - 65; VT4 - 70. При цьому підстроювальний резистор R1 після регулювальних робіт був виставлений на 22 кОм. Проводити заміну підстроювального резистора R1, постійним резистором не варто; оскільки підстроювальним резистором можна точніше підібрати режим роботи транзисторів. У схему введено термістостор R12 типу ТПП 2/2, що забезпечує стійку генерацію при критичному посиленні. Транзистор КТ312 можна замінити на КТ315 з будь-яким буквеним індексом. Транзистор КТ501 можна замінити на КТ502, КТ361 з будь-якими буквеними індексами. Транзистор КТ630 може бути з будь-яким буквеним індексом, а також можна замість нього застосувати транзистори КТ815, КТ608 з будь-якими буквеними індексами. Транзистори повинні мати коефіцієнт передачі постійного струму h21е не менше 60. Виміри нелінійності синусоїдального сигналу проводилися інтегральним методом з використанням режекторного (загороджуючого) фільтра на 1000 Гц. Генератор споживає струм близько 25 мА.Генератор збирається у металевому корпусі з габаритними розмірами: 180×40×80 мм.
