Такой не простой и простой генератор синуса

329 просмотров

Генератор синусоидального сигнала настолько нужная вещь в хозяйстве радиолюбителя, что я тоже решил, что уже дальше без такого генератора мне нельзя.

Для сборки выбрал одну из самых простых схем и вот что могло пойти не так…

Схема генератора синусоидального сигнала

Это одна и самых простых и самых распространённых схем генератора синуса в сети. Она не единственная в своем роде, есть масса подобных схем, но на самом деле все они это одна и та же схема:

реклама

Для начала разберем как это работает и из чего состоит.

Назначение элементов:

С1-С3 – емкости трехзвенной RC цепочки

R3, R4, Rбэ (сопротивление перехода база-эмиттер) – сопротивления трехзвенной RC цепочки.

Должно соблюдаться условие: конденсаторы C1-C3 должны быть одинаковой емкости и резисторы R3, R4, Rбэ, должны иметь одинаковое сопротивление. в случае с резисторами, или резисторы R3, R4 ставятся такими как сопротивление перехода БЭ транзистора или параллельно этому переходу устанавливается дополнительное сопротивление, которое доводит сопротивление этого перехода до номинала резисторов R3, R4.

R1 – сопротивление смещения базы

R2 – нагрузка

Как это работает:

реклама

На транзисторе собран усилитель по схеме с общим эмиттером охваченный положительной обратной связью.

Сигнал с коллектора поступает на 3-х звенную RC цепочку в которой происходит:

  • затухание сигнала
  • смещение сигнала по фазе, в каждом звене на 60°, три звена по 60°, итого 180°

После RC цепочек сигнал попадает на базу транзистора. Резистор R1 подтягивает базу к коллектору, т.е. подает на нее открывающий потенциал. Сопротивление R1 подобрано таким образом, что бы транзистор мог открыться сигналом ослабленным после RC цепочки.

Транзистор открывается/закрывается, происходит генерация. Т.е. коэффициент усиления каскада на транзисторе должен быть равен затуханию вносимому RC цепочкой. За время прохождения согнала через транзистор сигнал еще раз смещается на 180°, таким образом получается полные 360° и формируется синусоида. Если использовать 2-х или 4-х звенную цепочку, то просто получим сигнал неправильной формы.

Как это на практике:

Я собрал этот генератор точно по схеме, но за исключением одного момента, нет у меня транзисторов КТ315 и я поставил 2SC1815.

И схема не запустилась. Резистор R7 был установлен переменным, но тем не менее сколько я не крутил его, поймать генерацию мне не удалось!

А теперь вся правда:

Генератор и не смог бы запустится!

Во-первых: коэффициент усиления схемы должен быть равен 1 (!), не больше и не меньше. В свою очередь коэффициент усиления схемы зависит: от коэффициента усиления транзистора (а он у 2SC1815 значительно больше чем у КТ315), от сопротивления резистора R7 и от напряжения питания. И если со вторыми 2-я параметрами все нормально, питание 5В, резистор я пробовал подбирать, то с транзистором беда, но это еще не все…

Во-вторых: схема вообще не правильная, даже для КТ315!!!

Правильная схема для КТ315 выглядит вот так:

Генератор синуса на КТ315

Схема рассчитана на питание 5В, это важно!

Мне повезло найти транзистор КТ315 и я собрал эту схему, и вот она действительно работает. Однако сигнал очень(!) слабенький, ну совсем совсем…

Генератор синуса на КТ315

Что бы окончательно понять как и почему, была собрана схема в виртуальной среде EasyEDA, там есть возможность симуляции работы схемы и это интересно.

Транзистора КТ315 с параметрами в среде найти не удалось, поэтому я поставил туда 2N2222 и подкорректировал значение резистора смещения базы (R7).

Генератор синуса на 2N2222

И симуляция показала как оно работает

работа генератора синуса на 2N2222

В начале есть область “разгона”, т.е. какое-то время схема входит в режим, а затем появляется устойчивая генерация. Но если этот “разгон” в принципе не играет ни какой роли, потому, что это очень короткий отрезок времени, буквально несколько периодов, то вот сам сигнал. а точнее его амплитуда совсем маленькая – всего 2 милиВольта (!).

Область разгона можно убрать, если подобрать резистор БЭ, что бы подогнать сопротивление этого перехода, сделать последнюю цепочку RC идентичной предыдущим.

Генератор синуса на 2N2222

Таким образом убирается область “разгона” и немного подрастает амплитуда сигнала, на 0,5-1 мВ

работа генератора синуса на 2N2222

Но есть одно, но! У меня номинал этого резистора равен 524 Ома и если уменьшать или увеличивать это значение даже на 1 Ом, амплитуда резко уменьшается или срывается вообще!

Вывод:

Схема рабочая, генерирует синусоидальный сигнал, как ей и положено, но при условии, что она правильная (1) и просто так она не запуститься, ну если только просто повезет, нужно подбирать значение резистора база-коллектор, а для контроля процессе настройки нужен осциллограф (2). Как без осциллографа запустить и отладить эту схему я себе не представляю, если честно.

Ну и амплитуда сигнала на выходе ОЧЕНЬ мала, 1-2 мВ при напряжении питания 5В это ну как-то совсем маловато.

А вот так в реальной жизни я “боролся” с этой схемой:

Поделится