Схемы ВЧ генераторов с использованием транзисторов КП501

Маломощные высоковольтные полевые транзисторы серии КП501 с изолированным затвором и индуцированным каналом p-типа, предназначенные, главным образом, для использования в качестве электронных ключей в узлах коммутации АТС и в телефонных аппаратах, могут применяться и в других радиоэлектронных устройствах.

Была исследована возможность использования этих дешевых и популярных транзисторов в простых генераторах. Электрическая схема первого варианта высокочастотного генератора представлена на рис. 2.23. Здесь ZQ1 - керамический фильтр от узлов ПЧ различной радиоаппаратуры и устройств связи. Генератор устойчиво возбуждается с большинством трехвыводных фильтров, например, ФП1П-0,24 с частотой 465 кГц, CFW455U с частотой 455 кГц, ФП1П-049, SFE10.7MA с частотой 10,7 МГц и со многими керамическими фильтрами от блоков цветности и радиоканала телевизоров на частотах 4...6,5 МГц,

Полная амплитуда сигнала (от пика до пика) на выходе генератора обычно близка к напряжению питания узла, но при использовании некоторых фильтров может быть и меньше. Неожиданным было то, что один из импортных фильтров типа CFW455U уверенно возбуждался на четвертой гармонике.

В генераторе, реализованном по схеме рис. 2.23, на месте ZQ1 можно также с успехом использовать пьезоэлектрический звукоиз-лучатель с отводом, который будет работать на частоте собственного механического резонанса LC контура с трансформаторной связью между обмотками, резонансную частоту которого можно будет легко перестраивать в широких пределах, а также некоторые типы ультразвуковых линий задержек и фильтров на ПАВ. Естественно, при этом может потребоваться незначительная модернизация схемы.

На рис. 2.24 приведена схема генератора, в котором частота задается кварцевым резонатором ZQ1. На его месте было проверено более 30 кварцевых резонаторов импортного и отечественного производства на рабочие частоты от 500 кГц до 28 МГц.

Рис. 2.23

Рис. 2.24

Все они устойчиво возбуждались, при этом полная амплитуда сигнала на выходе на частотах до 15 МГц была близка к напряжению питания. Следует отметить, что большинство распространенных резонаторов на диапазон 27 МГц, предназначенных для устройств связи, являются гармониковыми и в этом генераторе возбуждаются на первой гармонике (8,7...9,3 МГц). Приятное исключение составляет распространенный резонатор для игровой приставки «Денди», который работает на частоте 26,6 МГц.

Металлический корпус резонатора необходимо соединить с общим проводом, иначе будет наблюдаться частотная модуляция сигнала внешними наводками. Подбором емкости конденсатора С1 от единиц до сотен пикофарад или его исключением можно более точно установить нужную частоту генерации.

Выходной сигнал рассмотренных генераторов в большинстве случаев можно непосредственно подавать на входы цифровых микросхем. При работе на относительно низких частотах и применении микросхем с высоким быстродействием для их четкого переключения может потребоваться сигнал прямоугольной формы, который легко сформировать компаратором или триггером Шмитта.

На рис. 2.25 приведена схема генератора, которая может заинтересовать экспериментатора. При определенных условиях на его выходе образуется группа частот от звуковых до сотен мегагерц. Здесь катушки L1, L2 представляют собой отрезки монтажного провода длиной 5...10 см или 2...5 витков обмоточного провода на оправке диаметром 4 мм. Подключив пьезоэлектрический излучатель BF1 и меняя индуктивность катушки L1 и напряжение питания, можно получить звуковой сигнал различной частоты и характера звучания. При экспериментах с этим генератором следует быть очень внимательным, так как он дает весьма мощное высокочастотное излучение и может «забить» радио- и телеприем в радиусе до 10 м.

Рис. 2.25

Для настройки генераторов, реализованных по первым двум схемам, необходимы осциллограф и цифровой частотомер с активным высокоомным выносным щупом, имеющим входную емкость не более 5 пФ и не шунтирующим входной сигнал амплитудой 5 В.

Совместное использование транзистора КП501 и инверторов маломощной быстродействующей микросхемы, выполненной по технологии ТТЛШ, позволяет получить прямоугольные импульсы частотой менее 10 Гц, имеющие крутые фронты и спады и пригодные для дальнейшей обработки быстродействующим ТТЛШ или КМДП (КМОП) микросхемами или для управления ключевыми узлами исполнительных устройств.Предлагаемое решение позволяет в ряде случаев, когда не требуется высокая стабильность, обойтись без применения специализированных генераторных микросхем. Не следует упускать из вида и тот факт, что работающий на относительно высокой частоте задающий генератор и следующие за ним счетчики-делители частоты могут быть источниками интенсивных помех для близкорасположенных высокочувствительных аналоговых узлов.

В генераторе рис. 2.26 в активном режиме работает только транзистор VT1. Период подключения зависит главным образом от параметров цепи С1 R2 R6 и при указанных на схеме номиналах составляет 120 с.

Рис. 2.26

Цепь R1 R4, создавая небольшую положительную обратную связь, улучшает стабильность работы генератора. Из-за нессиметрии порога переключения длительности высокого и низкого уровней на выходе генератора не одинаковы. В тех редких случаях, когда они должны быть равны, целесообразно выход DD1.3 подключить к делителю частоты на 2, выполненному, например, на D-триггере КР1533ТМ2, и соответственно скорректировать параметры времязадающей цепи. Если потребуется работа генератора в диапазоне звуковых частот, то общее сопротивление резисторов R2 и R6 целесообразно выбрать в интервале 0,1...1 МОм, а емкость конденсатора С1 уменьшить до нескольких десятков-сотен пикофарад.

Зарубежный аналог микросхемы КР1533ЛАЭ - SN74ALS00A. Ее можно заменить аналогичной микросхемой серий К555, К155, содержащей нужное число инверторов (ЛЕ1, ЛН1 и др.). В приведенном варианте времязадающей цепи конденсатор С1 должен быть пленочным, например, К73-17, блокировочный конденсатор С2 - керамический КМ-5, К10-176. Если нет специальных высокоомных резисторов, например, КИМ-0,125, то R2 можно составить из нескольких обычных меньшего сопротивления. Полевой транзистор - любой из серии КП501, КП505, BSS138. Место его установки должно быть чистым и не содержать загрязнений от пальцев рук или следов флюса.

Несмотря на то, что транзисторы серии КП501 устойчивы к воздействию статического электричества, все же следует при работе с ними придерживаться общих правил обращения с МОП приборами, что позволит избежать их повреждения.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов - Радиолюбителям схемы, Москва 2008