5. ГЕНЕРАТОРИ ЕЛЕКТРИЧНИХ КОЛИВАНЬ
1. Генератор лінійно-імпульсної напруги. Тиристор --- напівпровідниковий прилад з багатошаровою структурою типу p-n-p-n (з трьома електронно - дірковий переходами), що володіє властивостями електричного вентиля. Некерований тиристор має два висновки (анод і катод) і називається діністоров. Керований тиристор має третій висновок --- керуючий електрод і називається тріністором.
Мал. 1. Генератор лінійно-імпульсної напруги.
Найпростіший генератор лінійно - імпульсного (пилообразного) напруги може бути зібраний з тиристора (динистора або тринистора), резистора і конденсатора (рис. 1.1). Нами використовувалися динистор типу КН102А (відкривається при 11 В), резистор на 2 - 5 кім, конденсатор ємністю 1 - 10 мкФ; напруга живлення 20 - 100 В. При включенні тиристор закритий, конденсатор C1 повільно заряджається від джерела живлення через резистор R1. Напруга на конденсаторі зростає до напруги відкривання тиристора (рис. 1.2). Коли тиристор відкривається, його опір різко падає, і конденсатор швидко розряджається через нього. При зменшенні анодного напруги до напруги закривання тиристор закривається, після чого все повторюється знову. Час заряду τ = RC, тому при збільшенні R і C період коливань зростає, частота імпульсів зменшується. З ростом напруги живлення конденсатор заряджається швидше, частота генеруючих імпульсів збільшується. Якщо використовувати тринистор, то при подачі на керуючий електрод позитивного щодо катода потенціалу напруга відкривання зменшується, частота формованих імпульсів зростає.
2. Релаксаційний генератор, керований світлом. Якщо замість резистора використовувати фоторезистор або терморезистор, то частота генеруючих імпульсів буде залежати від освітленості або температури датчика.
Мал. 2. Релаксаційний генератор, керований світлом.
Можна вчинити інакше і замість динистора використовувати тринистор, що відрізняється наявністю керуючого електрода. При збільшенні напруги на керуючому електроді зменшується напруга відкривання тринистора, що може бути використано для створення генератора, регульованої частоти. На рис. 2 наведена схема такого генератора. При освітленості фоторезистора потенціал керуючого електрода зростає, частота генеруючих імпульсів збільшується, висота звуку, видаваного динаміком підвищується.
3. RC - генератор. Найпростіший генератор гармонійних коливань є підсилювальний каскад, охоплений позитивним зворотним зв'язком (ПЗС). Ланцюг ПОС складається з трьох фазовращающіх Г-образних RC-ланцюжків, кожна з яких забезпечує зрушення фаз 60 градусів на генерується частоті. Транзистор включений за схемою з загальним емітером, вносить зрушення фаз 180 градусів. Генератор виробляє гармонійні коливання з частотою і амплітудою, для яких виконуються баланс фаз і баланс амплітуд.
Мал. 3. Принципова схема RC-генератора.
На основі цієї схеми можна зібрати модулятор, який здійснює амплітудну модуляцію несучих коливань низькочастотним сигналом, що переносить інформацію. Для цього послідовно з джерелом напруги слід включити вторинну обмотку трансформатора. На його первинну обмотку необхідно подати коливання від звукового генератора частотою 50 - 200 Гц. З - за того, що амплітуда коливань, що виробляються генератором, пропорційна напрузі харчування, на виході пристрою виникне амплітуди-модульований сигнал (рис. 3). Можна показати, як залежить глибина модуляції від амплітуди модулирующих коливань; що відбувається при зміні їх частоти.
Мал. 3. Осцилограми з виходу модулятора.
Мал. 4. Симетричний мультивібратор.
У схемі (рис. 4) використовуються транзистори прямий провідності (типу p-n-p), які відкриваються при подача на базу негативного потенціалу щодо емітера. Нехай при включенні транзистор VT1 відкривається, ліва пластина конденсатора C1 з'єднується із загальним проводом, він починає заряджатися через R2. Потенціал бази транзистора VT2 поступово зменшується, через деякий час VT2 відкривається і права пластина C2 з'єднується із загальним. Це призводить до збільшення потенціалу бази VT1, він закривається. Конденсатор C2 починає заряджатися через R3, потенціал бази VT1 зменшується. Через деякий час відкривається VT1, що призводить до закривання VT2 і т.д. В результаті мультивибратор генерує прямокутні імпульси. Чим менше ємність конденсаторів C1, C2 і опір резисторів R2, R3, тим швидше заряджаються конденсатори і вище частота імпульсів, що виробляються.
Мал. 4. Осцилограми напруг на виході мультивібратора.
При подачі на базу транзистора VT2 позитивного (негативного) потенціалу VT2 буде весь час залишатися відкритим (закритим), генерація імпульсів припинитися. Конденсатор C3 пропускає тільки змінну складову сигналу.
5. Несиметричний мультивибратор. Несиметричний мультивібратор (рис. 5) складається з підсилювального каскаду на двох транзисторах, вихід якого (колектор транзистора VT2) з'єднаний з входом (база транзистора VT1) через конденсатор C1. В якості навантаження використовується динамік. Транзистор VT1 прямий провідності (p-n-p-типу), відкривається при подачі на базу негативного щодо емітера потенціалу. Транзистор VT2 зворотного провідності (n-p-n-типу), відкривається при подачі на базу позитивного щодо емітера потенціалу.
Мал. 5. Несиметричний мультивибратор.
При включенні конденсатор C1 заряджається через динамік, резистори R1 і R2 (безперервна лінія), потенціал бази зменшується. Коли на базі VT1 виникає негативний потенціал, транзистор VT1 відкривається, опір колектор - емітер падає. База транзистора VT2 виявляється з'єднаної з позитивним полюсом джерела, транзистор VT2 також відкривається, струм колектора зростає. В результаті через динамік тече струм, конденсатор C1 розряджається через резистори R1, R2 і транзистор VT2 (пунктир). Потенціал бази VT1 зростає, транзистор VT1 закривається, викликаючи закривання транзистора VT2. Після цього конденсатор C1 знову заряджається, потім розряджається і т.д. Частота генеруючих імпульсів обернено пропорційна часу заряду конденсатора τ = (R1 + R2) C1. З ростом напруги живлення конденсатор заряджається швидше, частота генеруючих імпульсів зростає. При збільшенні опору змінного резистора R1 або ємності конденсатора С1 частота коливань зменшується. Зовнішній вигляд мультивибратора показаний на рис. 6. Замість транзистора VT1 можна використовувати МП25 або МП21.
Мал. 6. Зовнішній вигляд несиметричного мультивібратора.