Андрей Смирнов
Время чтения: ~17 мин.
Просмотров: 0

Блокинг-генератор. расчёт блокинг-генератора

Генератор на логических элементах

Если использование транзисторов в генераторе кажется вам несовременным или громоздким или недопустимым по религиозным соображениям – выход есть! Можно использовать вместо транзисторов микросхемы. Обычно используется логика: элементы НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, реже – Исключающее ИЛИ. Вообще говоря, нужны только элементы НЕ, остальное – излишества, только лишь ухудшающие скоростные параметры генератора.

Смотрим:

Видим страшную схему.

Квадратики с дырочкой в правом боку – это инвертеры. Ну или – «элементы НЕ». Дырочка как раз указывает на то, что сигнал инвертируется.

Что такое элемент НЕ с точки зрения банальной эрудиции? Ну, то есть, с точки зрения аналоговой техники? Правильно, это усилитель с обратным выходом. То есть, при увеличении напряжения на входе усилителя, напряжение на выходе пропорционально уменьшается . Схему инвертера можно изобразить примерно так (упрощенно):

Это конечно, слишком просто

Но доля правды в этом есть.
Впрочем, нам пока что это не столь важно

Итак, смотрим схему генератора. Имеем:

Два инвертера ( DD1.1, DD1.2)

Резистор R1

Колебательный контур L1 C1

Заметьте, что колебательный контур в этой схеме – последовательный. То есть, конденсатор и катушка стоят друг за другом. Но это – все равно колебательный контур, он рассчитывается по тем же формулам, и ничуть ни хуже (и не лучше) своего параллельного собрата.

Начнем сначала. Зачем нам нужен резистор?

Резистор создает отрицательную обратную связь (ООС) между выходом и входом элемента DD1.1. Это надо для того, чтобы держать под контролем коэффициент усиления – это раз, а также – чтоб создать на входе элемента начальное смещение – это два. Как это работает, подробно мы рассмотрим где-нибудь в обучалке по аналоговой технике. Пока что уясним, что благодаря этому резистору, на выходе и входе элемента, в отсутствие входного сигнала, устаканивается напряжение, равное половине напряжения питания. Точнее – среднему арифметическому напряжений логических «нуля» и «единицы». Не будем пока на этом заморачиваться, у нас еще много дел…

Итак, на одном элементе мы получили инвертирующий усилитель. То есть, усилитель, который «переворачивает» сигнал вверх ногами: если на входе много – на выходе мало, и наоборот. Второй элемент служит для того, чтобы сделать этот усилитель неинвертирующим. То есть, он переворачивает сигнал еще раз. И в таком виде, усиленный сигнал подается на выход, на колебательный контур.

А ну-ка, смотрим внимательно на колебательный контур? Как он включен? Правильно! Он включен между выходом и входом усилителя. То есть, он создает положительную обратную связь (ПОС). Как мы уже знаем из рассмотрения предыдущих генераторов, ПОС нужна для генератора, как валерьянка для кота. Без ПОС ни один генератор не сможет что? Правильно – возбудиться. И начать генерацию…

Все наверно знают такую вещь: если к входу усилителя подключить микрофон, к выходу – динамик, то при поднесении микрофона к динамику, начинается противный «свист». Это – ни что иное как генерация. Мы же подаем сигнал с выхода усилителя на вход. Возникает ПОС. Как следствие, усилитель начинает генерить.

Ну, короче, посредством LC -цепочки в нашем генераторе создается ПОС, приводящая к возбуждению генератора на резонансной частоте колебательного контура.

Ну что, сложно?Если (сложно)
{
чешем (репу) ;
читаем еще раз;
}

Теперь поговорим о разновидностях подобных генераторов.

Во-первых, вместо колебательного контура, можно включить кварц. Получится стабилизированный генератор, работающий на частоте кварца:

Если в цепь ОС элемента DD1.1 включить вместо резистора колебательный контур – можно завести генератор на гармониках кварца. Для получения какой-либо гармоники, нужно, чтобы резонансная частота контура была близка к частоте этой гармоники:

Если генератор делается из элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ, то входы этих элементов нужно запараллелить, и включать как обычный инвертор. Если используем Исключающее ИЛИ, то один из входов каждого элемента сажается на + питания.

Пара слов о микросхемах.
Предпочтительнее использовать логику ТТЛШ или быстродействующий КМОП.

Серии ТТЛШ: К555, К531, КР1533
Например, микросхема К1533ЛН1 – 6 инверторов.
Серии КМОП: КР1554, КР1564 (74 AC , 74 HC ), например – КР1554ЛН1
На крайний случай – старая добрая серия К155 (ТТЛ). Но ее частотные параметры оставляют желать лучшего, так что – я бы не стал использовать эту логику.

Рассмотренные здесь генераторы – далеко не все, что могут повстречаться вам в этой нелегкой жизни. Но зная основные принципы работы этих генераторов, будет уже намного проще понять работу других, укротить их и заставить работать на себя

Перестраиваемые ЧМ передатчики

Представленные на рисунке 4 и 5 схемы отличаются наличием цепей подачи дополнительного напряжения смещения на варикапы, входящие в контуры задающих генераторов. Величины напряжений смещения могут быть изменены с помощью специальных переменных резисторов. В соответствии с изменениями величин напряжений смещения изменяются емкости варикапов и соответственно частоты задающих генераторов ЧМ-передатчиков.

Дальность работы каждого из приведенных ЧМ-передатчиков на Частоте 74 МГц с излучающей антенной 1 м и с УКВ-радиоприемником чувствительностью 10-15 мкВ составляет 150-200 м. С антеннами меньшей длины — дальность меньше. Поэтому при нежелательности излучения на столь значительное расстояние приведенное устройство должно быть соответствующим образом экранировано и снабжено короткой антенной.

Рис.4. Схема УКВ ЧМ-передатчика на биполярном транзисторе с электронной перестройкой частоты и с УНЧ на 1 транзисторе.

Элементы для схемы ЧМ-передатчика на рисунке 4:

  • R1=1к-10к, R2=500к-1.0 (требует подстройки), R3=3к-10к,
  • R4=20к, R5=50к-100к, R6=20к, R7=510, R8=6.2к, R9=20к;
  • С1=4.7мкФ-20мкФ, С2=0.2мкФ-1.0мкФ (неполярная емкость),
  • СЗ=4.7мкФ-20мкФ, С4=10, С5=1н-10н, С6=10-50, С7=20-30, С8=10-15, С9=1н-10н;
  • Т1 — КТ3102, КТ315 или любой другой НЧ- или ВЧ-транзистор с коэффициентом усиления более 100,
  • Т2 — КТ368, КТ361 или любой другой ВЧ-транзистор с граничной частотой не менее 300 МГц;
  • D1 — варикап Д901А,В, КВ102 или аналогичные;
  • L1 — дроссель, например, Д0.1 40-100 мкН; катушка L2 — бескаркасная, внутренний диаметр — 6 мм, диаметр провода — 0.8 мм, желательно посеребренный, L2 — 3+1 витка.

Рис.5. Схема УКВ ЧМ-передатчика на полевом транзисторе с изолированным затвором, с электронной перестройкой частоты и с УНЧ на 1 транзисторе.

Элементы для схемы ЧМ-передатчика на рисунке 5:

  • R1=1к-10к, R2=500к-1.0 (требует подстройки), R3=3к-10к, R7=360, R4=20к, R5=50к-100к, R6=20к;
  • С1=4.7мкФ-20мкФ, С2=0.2мкФ-1.0мкФ (неполярная емкость), С3=10, С4=20-30, С5=1н-10н, С6=1н-10н, С7=10-15;
  • Т1 — КТ3102, КТ315 или любой другой НЧ- или ВЧ-транзистор с коэффициентом усиления более 100, Т2 — КП305Ж,Е;
  • D1 — варикап Д901А,В, КВ 102 или аналогичные;
  • L1 — дроссель, например, Д0.1 40-100 мкН; катушка L2 — бескаркасная, внутренний диаметр — 6 мм, диаметр провода — 0.8 мм, желательно посеребренный, L2 — 3+1 витка.

Настройка (рисунок 5). Изменением величины резистора R2 установить напряжение на коллекторе транзистора Т1 равным половине напряжения питания, при 9В — это ЗВ-6В. Увеличение сопротивления в коллекторе транзистора Т1 ведет к увеличению коэффициента усиления каскада.

Однако не рекомендуется уменьшать коллекторный ток менее 0.5 мА, т.е. устанавливать R3 более 10к-15к.

При отсутствии генерации подстроить (подобрать) R7, не превышая допустимого предела максимального тока транзистора — 15 мА. Частота устанавливается конденсатором С4 и сжатием и/или растягиванием катушки L2. Для этой схемы также не рекомендуется увеличивать емкость конденсатора СЗ.

R4-R6 могут иметь другие номиналы, однако необходимо помнить, что уменьшение значений R4 н R6 без увеличения значения емкости С2 может привести к ослаблению низких частот, при 0.2мкФ и 20к нижняя частота передаваемого сигнала — не менее 40 Гц. Возможно использование в качестве С2 оксидного конденсатора, но при выборе деталей и настройке необходимо учитывать полярность напряжения на конденсаторе при крайних положениях переменного резистора R5.

Монтаж (рисунок 5). Монтаж выполняется на 2-стороннем фольгированном стеклотектолите. Одна сторона (со стороны деталей) используется как общий про-иод и экран, другая — для печатных проводников схемы. Проводники, соединяющие детали, должны иметь минимальную длину.

Использование I-стороннего фольгированного стеклотекстолита и выполнение монтажа без учета данных рекомендаций (традиционным способом) может привести к самовозбуждению схемы (например, на инфранизких частотах) и даже к срыву генерации. Для повышения стабильности частоты целесообразно поместить задающий генератор или все устройство и экран. При этом частота генератора, возможно, несколько изменится (увеличится).

Других особенностей в монтаже и настройке данная схема не имеет.

3.2 ИК пульт на батарее элементов Пельтье

       Чтобы сделать пульт на батарее Пельтье, нам нужно чтобы энергия, полученная от тепла руки, была больше энергии, потраченной пультом на инфракрасный импульс. И то, и то мы можем измерить. Для измерения энергии, потребляемой пультом от источника тока, мы ввели резистор, измерение напряжения на нем даст нам ток по закону Ома j=V/R и соответственно P=jV/R, и для определения энергии мы должны просуммировать по времени, энергия – площадь под кривой. Мы посчитали вручную и получили E=1.5 мДж. Более точное вычисление по оцифрованной осциллограмме с помощью электронных таблиц дает 1,47 мДж. Для проверки мы также сделали на плате Arduino Uno прибор, измеряющий каждые 100 мс напряжение при касании батареи Пельтье (нагрузка – 12 Ом), с интегратором, выдающим значение выработанной батареей энергии. Эксперимент с участием 8 и 9 –классников и показал, что при касании батареи рукой на 3-5 с батарея вырабатывает 3-5 мДж электрической энергии.

4 Преобразование переменного напряжения в постоянное

       Многие преобразователи дают переменное напряжение, и при небольшой величине переменного напряжения выпрямление — не всегда простая задача. Сравним различные приборы.

Применение блокинг генератора

Блокинг генератор применяется тогда, когда по каким-то другим причинам уже принято решение использовать трансформатор. В других случаях есть все основания использовать другие генераторы прямоугольных импульсов, так как трансформатор, даже маломощный — дорогое и громоздкое удовольствие.

В каких же схемах трансформатор все равно используется? Прежде всего, это схемы преобразователей напряжения, гальванической развязки, также устройства, в которых необходимо получить на выходе амплитуду сигнала, сильно отличную от напряжения питания.

Некоторые схемы на основе блокинг генератора:

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

 1  2  3 

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

 

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Вы сказал, что С1 разряжается через R2, R1 и обмотку. Но R1 не связан гальванически с цепью базы. Может быть разрядный ток протекает через VD1? Читать ответ…

Еще статьи

Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники….
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы….

Генератор сигнала с переменной скважностью импульсов. Регулировка коэф…
Схема генератора и регулируемым коэффициентом заполнения импульсов, управляемого..

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида…
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Плавная регулировка, изменение яркости свечения светодиодов. Регулятор…
Плавное управление яркостью свечения светодиодов. Схема устройства с питанием ка…

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко…
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема….

Ключевой режим полевого транзистора (FET, MOSFET, МОП). Мощный, силово…
Применение полевого транзистора в качестве ключа….

Детектор, датчик, обнаружитель скрытой проводки, разрывов, обрывов. Сх…
Схема прибора для обнаружения скрытой проводки и ее разрывов для самостоятельног…

Транзисторы КТ503, 2Т503. Справочник, справочные данные, параметры, цо…
Характеристики и применение биполярных транзисторов КТ503 (КТ503А, КТ503Б, КТ503…

1.2 Методика экспериментов

       Изучение работы различных генераторов напряжения (бустеров) и источников «зеленой» энергии мы делали с помощью электронного цифрового осциллографа. Полученные данные копировали на карту памяти и обрабатывали в программе электронных таблиц.

2.1 Генераторы на туннельных диодах

С ростом напряжения на туннельном диоде ток сначала растет, но при напряжении выше ~120 мВ возникают колебания и мы видим хаотичное поведение – началась генерация.

.

Рисунок 2.1.4. Напряжение на входе макета генератора (Точка 1 рис. 2.1.2) и контуре (Точка 2 того же рисунка)

Вот это нам и было нужно — переменное напряжение может быть увеличено с помощью трансформатора до необходимой нам величины.

Мы изучили также генерацию при разных входных напряжениях, от порогового 180 мВ до верхнего порогового 600 мВ, при напряжениях выше порогового 600 мВ генерация прекращается. Если нам нужно преобразовать большее напряжение, то можно увеличить величину резистора R1, но при этом упадет к. п.д. преобразователя, да и при таких напряжениях есть схемы увеличения напряжения «токовый насос».  Гистерезис в районе 180 мВ весьма незначителен и не превышает 20 мВ.  Таким образом, с помощью туннельного диода на арсениде галлия (например, на 3И306Ж)  можно преобразовывать постоянные напряжения от 180 мВ в переменное, а с помощью генератора на германиевом туннельном диоде – с 60 мВ.

Устройство на полевом транзисторе РР20

Блокинг-генератор на полевом транзисторе на сегодняшний день считается довольно востребованным. Используются такие модели чаще всего в радиоприемниках. Однако для измерительных приборов они также подходят. В данном случае параметр пороговой частоты в среднем находится в районе 80 Гц. Конденсаторы в таких моделях часто устанавливаются проходного типа. Однако асинхронные модификации на рынке также встречаются.

Работают указанные блокинг-генераторы исключительно с сигналами синусоидального типа. В данном случае выпрямители устанавливаются самые разнообразные. Изменение фазовой частоты в таких устройствах осуществляется за счет изменения напряжения в преобразователях. Проводимость сигнала прибора зависит от мощности выпрямителя. Чтобы сделать блокинг-генератор своими руками, блок питания, как правило, устанавливается на 20 В. Взять его можно даже с персонального компьютера.

Новые записи в блогах

  • От теории к практике
  • Про МТ10-36 1980 года выпуска
  • Доработка руля под обратные рычаги своими руками
  • «Главное — правильно расставить акценты!»
  • Классик
  • Мой первый. Игрища на базе 8.103.10
  • Днепр который смог — 1600 км за 24 часа.
  • Фототур под флагом ОППОЗИТА. Часть вторая — Солнечная
  • Очерки по истории КМЗ (версия и мемуары конструктора КМЗ). 8.2. I991 год (Продолжение)
  • Желтый, Красный, Голубой, Не угнаться за тобой!

давай ещё >>

А теперь — в реку!

2.3 Блокинг — генераторы на полевых транзисторах

Для изучения работы блокинг-генераторов мы собрали макет на кремниевом полевом транзисторе  . Полевой транзистор с P-N переходом отличается тем, что при нулевом напряжении на затворе ток исток — сток ненулевой, так что можно сделать блокинг – генератор с очень маленьким порогом. 

Мы применили импульсный трансформатор 752S  CoilCraft с отношением числа витков 1:100. Нам удалось получить генерацию при входном напряжении 10,7 мВ. Это практически равно одному из лучших результатов в коммерческой технике (ECT 100 EnOcean,11 mV),  и немного уступает мировому рекорду (насколько мы знаем) ученых из университета  Фрайбурга (6 мВ), полученному в прямо таки стерильных условиях с помощью 7 (!) последовательно включенных немецких трансформаторов и голладского транзистора BC862 . У нас транзистор японский, а трансформатор один, но дорогой и американский.

Область применения блокинг — генератора на полевых транзисторах – повышение полученного от термоэлементов напряжения, которое при разности температур несколько градусов как раз и составляет десятки милливольт.

What can I use this tone generator for?

Tuning instruments, science experiments (what’s the resonant frequency of this wineglass?), testing audio equipment
(how low does my subwoofer go?), testing your hearing (what’s the highest frequency you can hear? are there frequencies
you can hear in only one ear?
).

Tinnitus frequency matching.
If you have pure-tone tinnitus, this online frequency generator can help you determine its frequency.
Knowing your tinnitus frequency can enable you to better target masking sounds and
frequency discrimination training.
When you find a frequency that seems to match your tinnitus, make sure you check frequencies
one octave higher (frequency × 2) and one octave lower (frequency × ½), as it is easy to confuse
tones that are one octave apart.

Alzheimer’s disease.
There is some early-stage scientific evidence that listening to a
can reverse some of the molecular changes in the brains of Alzheimer’s patients. This is one of these things that sound too good to be true,
but early results are very promising. Here’s a
summary of the research so far and a report from a user who
tried 40 Hz therapy on his wife.
(Note that this tone generator is not a medical device – I don’t guarantee anything!)

Support this site

If you use the Online Tone Generator and find it helpful, please support it with a little bit of money.
Here’s the deal:
My goal is to keep maintaining this site to make sure it stays compatible with
current browser versions. Unfortunately, this takes a non-trivial amount of time (for example, figuring
out an obscure browser bug can take many hours of work), which is a problem because
I have to make a living. Donations from awesome, good-looking users like you buy me time to keep things running.

So if you think this tone generator is worth it, please support it with some money to help keep it online.
The amount is entirely up to you – I only ask for what you consider fair price for the value you’re getting.
Thanks!

Created by Tomasz P. Szynalski
|
Comments
|
Privacy policy

Видео по теме:

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью

Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников

Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Лето

Технические характеристики двухобмоточных трансформаторов 6-35 кВ

Механизм генерации

Упрощенно схему можно представить так:

Вместо транзистора мы ставим некий «элемент с отрицательным сопротивлением». По сути – усилительный элемент. То есть, ток на его выходе больше, чем ток на входе (так вот хитро).

К входу этого элемента подключен колебательный контур. С выхода элемента на этот же колебательный контур подана обратная связь (через кондер C2). Таким образом, когда на входе элемента ток увеличивается (происходит перезарядка контурного конденсатора), увеличивается ток и на выходе. Через обратную связь, он подается обратно на колебательный контур – происходит «подпитка». В результате, в контуре устаканиваются незатухающие колебания.

Все оказалось проще пареной репы (как всегда).

Как выглядят низкочастотные генераторы сигналов?

Стандартные низкочастотные генераторы сигналов синусоидальной формы представлены в виде небольшого короба, на передней панели имеется экран. С его помощью производится контроль колебаний и регулировки. В верхней части экрана имеется текстовое поле – это своеобразное меню, в котором присутствуют разные функции. Управление может производиться кнопками и переменными резисторами. На экране указывается вся информация, необходимая при работе.

Амплитуда и смещение сигнала регулируются при помощи кнопок. Новейшие образцы приборов оснащаются выходами, посредством которых можно произвести запись всех результатов на флеш-накопитель. Для изменения частоты дискретизации в генераторах синусоидального сигнала применяются специальные регуляторы. Благодаря им пользователь может очень быстро осуществить синхронизацию. Обычно внизу, под экраном, располагается кнопка включения, а рядом с ней выходы генератора.

Самодельные приборы

Можно сделать низкочастотные генераторы сигналов своими руками из подручных средств. Основная часть любого генератора – это селектор (англ. select – выбор). В любой конструкции он рассчитан на несколько каналов. В стандартных конструкциях применяется не более двух микросхем. Этого для реализации простейших приборов оказывается достаточно. Идеально подойдут для изготовления генераторов микросхемы из серии КН148. Что касается преобразователей, то они используются только аналоговые.

В некоторых случаях допускается использовать персональный компьютер в качестве генератора сигналов. Своими руками можно сделать небольшой переходник – он устанавливается на выходе звуковой карты. Сигнал снимается с выхода и используется для тестирования аппаратуры. На ПК устанавливается программа, которая будет управлять звуковой картой. Недостаток такой конструкции – слишком узкий диапазон частот, поэтому его нельзя использовать при тестировании некоторых приборов.

Генераторы синусоидального сигнала

Синус – это наиболее распространенная форма низкочастотного сигнала генераторов. Он необходим для тестирования большей части аппаратуры. В конструкции применяются самые простые микросхемы. Они вырабатывают сигнал, который преобразовывается операционным усилителем. Чтобы производить регулировку сигналов, необходимо в схему включить переменные или постоянные резисторы. От типа используемых сопротивлений зависит, ступенчато или плавно будет осуществляться регулировка.

Генераторы синусоидального сигнала широко применяются для настройки не только радиоаппаратуры, но и высокочастотной техники – инверторов, блоков питания, преобразователей частоты для асинхронных двигателей и т. д. Эта техника позволяет производить преобразование исходного синуса бытовой сети (частота 50 Гц). Причем частота увеличивается в десятки раз – до 100 МГц. Это необходимо для нормальной работы импульсного трансформатора.

Низкочастотные генераторы сигналов

Такие конструкции применяются для настройки и тестирования аудиоаппаратуры

Если обратить внимание на схему простейшего низкочастотного генератора сигналов, то можно увидеть, что в нем устанавливаются переменные резисторы – с их помощью производится корректировка формы и величины сигнала. Чтобы осуществить изменение величины импульса, можно использовать модулятор серии КК202

Сигнал в этом случае должен генерироваться через конденсаторы.

Низкочастотный генератор сигналов используется для настройки любой аудио аппаратуры – проигрывателей, усилителей звуковой частоты и т. д. В качестве такого генератора можно использовать персональный компьютер (даже старый ноутбук подойдет). Это бюджетный вариант, который не потребует больших затрат, если в наличии имеется старенький компьютер. Достаточно установить последнюю версию драйверов, программу для работы со звуковой картой и сделать переходник для подключения к аппаратуре.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации