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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 이론: 정현파 진동 생성기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 초보자 라디오 아마추어 정현파 발진기 유형 중 하나는 RC 요소의 주파수를 설정하는 데 사용됩니다. 이러한 생성기는 매우 복잡하고 진동 진폭을 안정화하기 위해 특별한 조치가 필요하며 고주파 안정성이 없습니다. 주파수 설정 요소로 병렬 발진 회로를 사용하는 생성기는 더 안정적이고 더 잘 작동합니다. 종종 LC 생성기라고합니다. 병렬 발진 회로에는 커패시터와 인덕터가 포함되어 있음을 상기하십시오. 충전된 커패시터가 코일에 연결되면 감쇠 진동이 결과 회로에서 발생합니다(그림 47). 주파수는 Thomson 공식(fo = 1/2π(LC)1/2)에 의해 결정됩니다.
예를 들어 코일 와이어의 활성 저항과 같이 회로에 에너지 손실이 없으면 발진이 무한정 계속됩니다. 게다가 일부. 에너지의 작은 부분이 발전기 부하에 제공되어야 하는 경우에도! 에너지 손실이 낮을수록 진폭이 약 10배 감소할 때까지 진동 수와 동일한 회로의 품질 계수가 높아집니다. 이 사실은 거의 알려져 있지 않습니다. 루프 커패시터의 손실은 일반적으로 코일의 손실에 비해 작기 때문에 회로의 품질 계수는 능동에 대한 코일의 리액턴스 비율로 정의되는 코일의 품질 계수와 거의 동일합니다. DV, SV 및 KB 범위의 무선 주파수 코일 품질 계수는 일반적으로 작업의 크기와 품질에 따라 30 ~ 300 범위입니다. 특수 연선(LZSHO - litz wire) 또는 KB 범위의 두꺼운 은도금 와이어로 감긴 DV 및 SV 범위의 대형 코일은 일반적으로 품질 계수가 높습니다. 높은 품질 계수를 유지하면서 코일의 크기를 크게 줄이면 고주파 페라이트 또는 기타 자기유전체(마그네타이트, 옥시철, 카보닐철)로 만든 자기 회로(코어)가 가능합니다. 그러나 이러한 코일을 발전기에 사용하는 경우 발전기 주파수의 안정성을 악화시키지 않도록 자기 회로 특성의 온도 의존성에 주의할 필요가 있습니다. 회로의 품질 계수는 또한 공진 곡선의 폭을 결정합니다. 정현파 진동의 외부 소스에서 여기 될 때 회로의 진동 진폭이 주파수에 의존하는 것을 특징으로합니다. 올바른 결과를 얻으려면 소스와 회로의 연결이 매우 약해야 하며, 소스의 발진 주파수가 회로의 공진 주파수와 일치하면 발진 진폭이 최대가 되고 디튜닝되면 감소합니다. 진폭이 0,7(3dB만큼)로 떨어지는 지점에서 공진 곡선의 폭은 품질 계수에 반비례합니다: 2Δf=f/Q(그림 47). LC 회로로 발전기를 구축하는 주요 아이디어는 다음과 같습니다. 발진 과정에서 회로의 에너지 손실은 그림 44과 완전히 일치하여 동일한 회로에서 여기된 증폭 요소로 보충되어야 합니다. XNUMX. 이 경우 진폭의 균형과 위상의 균형이라는 두 가지 조건이 충족되어야 한다. 첫 번째 조건은 증폭 요소에서 회로에 공급되는 에너지가 회로 자체 및 부하가 있는 통신 회로의 에너지 손실과 정확히 동일해야 한다는 것입니다. 피드백이 약하면 진동이 사라지고 생성이 중지되며, 진동이 강하면 진폭이 증가하고 증폭 요소가 제한 모드로 들어가거나 진폭 안정화 회로에서 생성된 전압에 의해 닫힙니다. 두 경우 모두 게인이 감소하여 진폭 균형이 복원됩니다. 위상 균형 조건은 증폭 소자의 발진이 자체 위상으로 회로에 공급되는 것입니다. 따라서 피드백 루프의 총 위상 편이는 0이어야 합니다. 그러나 증폭기에 의해 도입된 작은 위상 편이는 회로에 의해 보상될 수 있습니다. 회로에서 진동의 위상 편이(여기에 대한)는 공진 주파수에서 4이고 회로의 위상 특성에 따라 주파수가 ±Δf만큼 디튜닝되면 ±π/XNUMX에 도달합니다. 증폭 요소에 위상 편이가 있으면 공진 주파수가 아닌 진동이 여기되지만 그 옆 어딘가에서는 물론 바람직하지 않습니다. 역사적으로 최초의 LC 발진기는 1913년에 Meissner(독일 무선 전신 협회)에 의해 발명되었고 이후 Round(영국 회사인 Marconi)에 의해 개선되었습니다. 유도 피드백을 사용했습니다(그림 48).
L2C2 회로의 진동은 VL1 램프의 그리드에 공급됩니다. 회로의 진동에 따라 시간에 따라 변하는 양극 전류는 커플링 코일을 통해 흐르고 증폭된 진동의 에너지는 회로로 다시 흐릅니다. 올바른 위상 조정을 위해 그림과 같이 두 코일을 모두 켜야 합니다(한 방향으로 감은 권선의 시작 부분은 점으로 표시됨). 코일 사이의 거리를 변경하여 피드백을 조정할 수 있습니다. 진동 진폭을 안정화하기 위해 C3R1 체인 인 gridlick이 사용됩니다 (그런데 아직 최초의 Meissner 생성기에는 없었습니다). 그것은 다음과 같이 작동합니다 : 그리드에서 진동의 양의 반주기 동안 전자의 일부가 그것에 끌리고 음의 전압으로 구성표에 따라 커패시터 C3의 오른쪽을 충전합니다. 작동 지점을 특성의 덜 가파른 부분으로 이동하고(튜브가 약간 닫힘) 게인이 감소합니다. "그리드 누설" 저항 R1을 사용하면 축적된 전하가 음극으로 배출됩니다. 그렇지 않으면 램프가 완전히 닫힙니다. 커패시터 C1은 고주파 전류를 공통 와이어 ( "접지")로 닫는 역할을합니다. 결국 전원을 통해 흐를 필요가 전혀 없어 발전기가있는 장치의 다른 요소와 간섭 및 간섭을 일으 킵니다 사용. 나중에 미국 회사 인 Western Electric은 유도 성 "1915 점"Hartley (1918)와 용량 성 "49 점"Colpitz (XNUMX)와 같은 더 간단하고 고급 발전기를 개발했습니다. 우리는 의도적으로 발명가의 이름을 인용했습니다. 왜냐하면 발전기의 회로는 XNUMX/XNUMX세기 이상 동안 실질적으로 변경되지 않았으며 "Meissner 회로" 또는 "Colpitz 회로"라는 이름은 기술 문헌에서 무엇을 설명하지 않고 여전히 찾을 수 있기 때문입니다. 그것은. 그러나 요소 기반은 크게 변경되었으며 예를 들어 절연 게이트가있는 최신 전계 효과 트랜지스터에서 유도 XNUMX 점 (Hartley) 방식에 따라 만들어진 발전기를 고려하십시오 (그림 XNUMX).
작동 원리에 따르면 이러한 트랜지스터는 여러면에서 2 전극 라디오 튜브 인 1 극관과 유사하지만 전류는 진공 상태에서 흐르지 않고 전도성 채널이있는 반도체 두께로 흐릅니다. 드레인(회로에 따른 상위 출력)과 소스(하위 출력) 사이에 기술적으로 생성되었습니다. 채널의 컨덕턴스는 게이트 전압에 의해 제어됩니다. 전극은 채널에 매우 가깝지만 채널과 격리되어 있습니다. 게이트에 음의 전압이 가해지면 필드가 채널을 "압착"하고 드레인 전류가 감소합니다. 양의 전압이 인가되어 증가하면 채널 전도도가 증가하고 드레인 전류가 증가합니다. 어쨌든 게이트 전류가 없기 때문에 진폭 안정화 회로 인 C1RXNUMX 그리드를 게이트에 들어가는 진동을 감지하고 진폭이 증가함에 따라 음의 바이어스를 생성하는 다이오드 VDXNUMX로 보완해야했습니다. 진동은 발전기의 주파수를 결정하는 L1C1 회로에서 게이트로 공급됩니다. 전계 효과 트랜지스터의 장점은 무선 주파수에서의 입력 임피던스가 매우 높고 추가 손실 없이 회로를 실제로 분로하지 않는다는 것입니다. 피드백은 트랜지스터의 소스를 코일 L1의 권선의 일부(일반적으로 총 권선 수의 1/3에서 1/10)에 연결하여 생성됩니다. 발전기는 다음과 같이 작동합니다. 진동의 양의 반파를 사용하면 트랜지스터의 전류가 회로의 상단 출력에서 증가하여 에너지의 다른 부분을 회로에 "투입"합니다. 사실, 이 발전기의 트랜지스터는 소스 팔로워에 의해 켜지고 소스에서의 진동 위상은 게이트에서의 진동 위상과 일치하여 위상 균형을 보장합니다. 팔로어의 전압전달계수는 XNUMX보다 작으나 소스에 대한 코일은 승압단권변압기로 포함된다. 결과적으로 전체 피드백 루프 게인은 XNUMX보다 커져 진폭 균형을 제공합니다. 또 다른 예로서 바이폴라 트랜지스터의 용량성 "50점" 방식에 따라 만들어진 생성기를 고려하십시오(그림 1). 실제로 발전기는 트랜지스터 VT1에 조립됩니다. DC 모드는 기본 회로 R2R3의 분배기와 이미 터 저항 R1의 저항에 의해 설정됩니다 (이미 증폭기 섹션에서 이러한 회로를 고려했습니다). 발전기의 발진 회로는 인덕터 L1과 직렬로 연결된 세 개의 커패시터 C3-CXNUMX 체인으로 구성됩니다. 이미 터뿐만 아니라 트랜지스터의베이스도 결과 용량 분배기의 탭에 연결됩니다. 이것은 트랜지스터에 의한 회로의 분로를 줄이려는 욕구에 의해 결정됩니다. 결국 바이폴라 트랜지스터의 입력 저항은 상대적으로 작습니다.
실제로 트랜지스터의 전이를 션트하는 커패시터 C2 및 C3의 커패시턴스는 더 많은 것을 선택하려고 시도하고 있으며 커패시턴스 C1은 발진 발생에 필요한 최소값입니다. 이는 주파수 안정성을 향상시킵니다. 나머지 발전기도 같은 방식으로 작동합니다. 이전처럼. 트랜지스터 VT2의 캐스케이드(소위 버퍼 캐스케이드)는 발전기에 대한 후속 캐스케이드의 영향을 약화시키는 역할을 합니다. 트랜지스터는 이미 터 팔로워에 의해 켜지고 생성기 트랜지스터 VT1의 이미 터에서 직접 바이어스를받습니다. 또한 연결은 저항 R4에 의해 약화됩니다. 취해진 모든 조치는 설명된 발생기의 상대 주파수 불안정성을 0,001%와 같은 작은 값으로 가져오는 것을 가능하게 하는 반면, 이는 기존의 LC 발생기의 경우 훨씬 더 나쁩니다. 방송 및 텔레비전 수신기에서는 보다 단순한 51점 용량성 발생기가 사용되며 그 중 하나의 일반적인 회로가 그림 XNUMX에 나와 있습니다. XNUMX.
여기서 L1C3 회로는 트랜지스터의 컬렉터 회로에 포함되고 베이스는 커패시터 C2를 통해 공통 와이어에 고주파로 연결되고 피드백은 용량 분배기 C4C5를 통해 이미 터에 공급됩니다. 공통 베이스 회로에 따라 트랜지스터를 켜면 이러한 유형의 트랜지스터에 대한 제한 주파수에 가까운 특히 높은 생성 주파수를 얻을 수 있습니다. 발전기 신호는 커플링 코일 L2에서 가져옵니다. 저자: V.Polyakov, 모스크바
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