Ламповый генератор низкой частоты. Надежный одноламповый сигнал-генератор. Рис.2. Схема параллельного питания по аноду

Ламповые генераторы в качестве источников питания электротермических установок используются на частотах от 60 кГц до 80 МГц. Для того, чтобы они не мешали радиосвязи, выделены частоты: 66 кГц (–10...+12%); 440 кГц (±2,5%); 880 кГц (±2,5%); 1,76 МГц (±2,5%); 5,28 МГц (±2,5%); 13,56 МГц (±1%); 27,12 МГц (±1%); 40,68 МГц (±1%); 81,36 МГц (±1%).

Данный курсовой проект охватывает вопросы расчета схемы ламповых генераторов для индукционного нагрева, конструктивного расчета элементов схемы, частотного анализа и разработки конструкции генераторного блока.

Генераторная лампа

Основным элементом лампового генератора является генераторная лампа. Анод генераторной лампы изготавливается из меди и интенсивно охлаждается, так как под действием анодного напряжения (оно составляет в среднем 5…10 кВ) электроны приобретают большую энергию и отдают ее аноду.

Катод лампы изготовляется из вольфрамовой проволоки, которая при работе нагревается примерно до температуры 2300 °С. При нагреве от 20 до 2300 °С сопротивление вольфрама возрастает примерно в 10 раз. Поэтому включать холодный катод на полное напряжение не рекомендуется. Пойдет большой ток накала, и электродинамические усилия между нитями приведут к разрушению катода. Напряжение накала обычно включается в две ступени. Сначала подается половинное напряжение, а когда нить накала прогреется, включается полное напряжение. Для генераторных ламп оно составляет обычно 10–15 В, токи накала – десятки и сотни ампер.

Анодная цепь

Анодная цепь генератора содержит три основных элемента: электронную лампу, колебательный контур и источник анодного напряжения. Их можно соединить последовательно или параллельно.

На рис. 1 представлены два варианта схемы последовательного питания по аноду. В первом из них под высоким напряжением относительно земли находится колебательный контур, во втором – анодный выпрямитель. Необходимость изоляции от земли усложняет изготовление генератора по схеме последовательного питания, поэтому обычно применяется схема параллельного питания по аноду (рис. 2). Эта схема лишена указанных выше недостатков, но более сложна. Пути переменной и постоянной составляющих анодного тока разделяются с помощью анодного разделительного конденсатора C a.р и блокировочного дросселя L а.б. Таким образом, постоянная составляющая анодного тока проходит через выпрямитель, лампу и анодный блокировочный дроссель L а.б.

Рис. 1. Схемы последовательного питания по аноду

Переменная составляющая идет через лампу, колебательный контур и анодный разделительный конденсатор С а.р.Назначение этого конденсатора – не пропускать постоянную составляющую анодного тока и иметь достаточно малое сопротивление для переменной. Значение С а.р выбирается из условия:

,

где R э – эквивалентное сопротивление колебательного контура.

Н
азначениеL а.б – не пропускать переменную составляющую анодного тока в выпрямитель. Его выбирают из соотношения:

Рис.2. Схема параллельного питания по аноду

Для дальнейшего уменьшения величины переменной составляющей выпрямитель шунтируется конденсатором C б (см. рис. 2).

Все началось с того, что мне несколько лет назад в руки попала лампа 6П45С. Естественно сразу нашел, что на ней можно собрать, а именно - катушку Теслы на радиолампе. Собрал, включил – с трудом заработала. Но в итоге все-таки спалил эту лампу из-за своей неопытности. Как-никак первый раз в жизни держал лампу в руках:) С тех пор собрал много разных , начиная от разрядника и заканчивая полупроводниками. И вот снова пришла идея собрать катушку Теслы в приличном корпусе, чтоб не стыдно показать было друзьям. А то все на проводах, да на проводах. Начал собирать по стандартной схеме, но решил внести некоторые поправки. Хотел, чтоб работала в 2-х режимах. В режиме 220В и 900В с прерывателем. Напряжения 900В собирался достигнуть собрав умножитель на три. Исходя из схемы, чтобы переключить режим, необходимо одновременно изменить положение всех переключателей.

Конденсатор С1 взят вроде как из магнитофона. Но его все время пробивало и я его заменил на здоровый советский, из приемника. Трансформатор для накала мотал сам, вернее вторичку миллиметровым проводом. Генератор задающей частоты собрал на таймере NE555. С четырьмя режимами генерации и точной настройкой.

Собирать решил в корпусе от блока питания ATX. Хоть меня многие и отговаривали от металлического корпуса, но я их не послушал. Корпус бьется ВЧ током, если не заземлить высоковольтную обмотку. Мне удалось от этого избавиться благодаря ВЧ фильтру. Отвод от С3 и С4 идет на корпус и весь ВЧ ток с корпуса уходит через эти конденсаторы.

В общем приступил к сборке... Проковырял отверстия под все переключатели, регуляторы и панельку лампы, начал заталкивать в корпус.

И тут понял, что умножитель не помещается. Недолго думая функцию умножителя и прерывателя заменил на режим ионофона. Это немного упростило схему, но схему уже я эту не рисовал, так как сразу собрал на ходу:) Ионофон работает почти как прерыватель в катоде, только «прерывает» под музыку. Транзистор поставил Н-П-Н. Марку точно не скажу - выдрал его из монитора от компьютера, он стоял где-то в строчной развертке.

Вот принципиальная схема ионофона. Здесь можно изменять частоту генерации и скважность импульсов.

Несколько фотографий процесса сборки Теслы на 6п45с. Во время сборки проводил «тест драйвы» и если не работала - искал косяки. Кстати, здесь переменный конденсатор еще из магнитофона, который постоянно пробивало...

На этой фотографии тот самый транзистор на радиаторе, слева. Можете попробовать прочитать название, если получится.

Пару слов про вторичку (высоковольтную обмотку). Мотал ее давно, думал пригодится - и пригодилась таки! Мотал на трубе из под пищевой фольги. Диаметр около 3см высота 28см и примерно 1500 витков провода 0,16мм. Первичку мотал 30 витков с отводом от каждого 5-го. Весит полностью вся Тесла порядка 2кг.

Готовый девайс:

Несколько фото в действии))

Со вспышкой и без.

Ну и пара видеороликов демонстрирующих работу генератора.

На ролике, где катушка работает в режиме ионофона, на компьютере постоянно мерцают значки если заметили - это на клавиатуре лежали ножницы и нажали на кнопки. Автор конструкции: Денис.

Обсудить статью ГЕНЕРАТОР ТЕСЛА НА ЛАМПЕ

Современный радиоприемник трудно наладить без соответствующей измернч тельной аппаратуры. При этом в первую очередь необходим сигнал-генератор, т. е. генератор, создающий высокочастотные колебания в определенном диапазоне частот, С его помощью можно настроить резонансные усилители высокой н промежуточной частоты, проверить сопряжение контуров в супергетеродиниом приемнике, определить собственную частоту колебательных контуров и провести ряд других измерений.

Принципиальная схема снгнал-генератора приведена на рис. 1. Он состоит из генератора высокой частоты, генератора низкой частоты (модулятора), выпрямителя и выходного устройства. Прибор позволяет получать высокочастотные модулированные или иемодулнрованные колебания, а также низкочастотные колебания с частотой порядка 400 гц. Диапазон частот сигнал-генератора 100 кгц- 16 Мгц разбит на следующие поддиапазоны: 100-250 кгц; 250-700 кгц; 700-2000 кгц; 2-5,5 Мгц и 5,5-16 Мгц. Величина выходного напряжения иа выходе сигнал-генератора может достигать 0,8-1 ей зависит от добротности контуров. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 127 или 220 в,

Генератор высокой частоты выполнен на левом триоде лампы Л1 по трехточечной схеме с автотрансформаторной обратной связью. На каждом из поддиапазонов колебательный контур образован одной из катушек индуктивности LI- L5, одним из подстроечных конденсаторов С1-С5 и переменным конденсатором С7. Переход с одного поддиапазона на другой осуществляется с помощью переключателя В1. Постоянное напряжение иа аиод лампы подается через резистор R3. Плавное изменение частоты производится конденсатором переменной емкости С7. Функции гридлика выполняют конденсатор С6 и резисторы Rl, R2. По высокой частоте аиод лампы заземлен конденсатором С8.

Модулятор представляет собой обычный генератор звуковой частоты с емкостной обратной связью. В качестве контурной катушки используется обычный дроссель Др1 низкой частоты. Колебательный контур низкочастотного генератора образован катушкой дросселя Др1 и конденсаторами постоянной емкости СИ, С12. Модулятор собран на правом триоде лампы Л1. Для уменьшения содержания гармоник (улучшения формы кривой низкочастотного напряжения) в катод правого триода включен резистор R12. Выключение звукового генератора производится выключателем ВЗ.

В схеме сигиал-генератора применена анодная модуляция. Переменное напряжение низкой частоты с анода правого триода подается иа анод левого триода одновременно с питающим напряжением через резистор R3. Благодаря происходящим в лампе высокочастотного генератора нелинейным процессам и осуществляется процесс модуляции.

Выходное устройство снгнал-генератора состоит из плавного делителя R2, шкала которого разделена на 10 делений. Для дальнейшего уменьшения выходного напряжения служит ступенчатый делитель, образованный резисторами R4-R11. Каждая ячейка, срдержащая два резистора, понижает напряжение в 10 раз. Необходимое ослабление сигнала снимаемого с плавного делители (называемого иногда аттенюатором, т. е. ослабителем) в 1, 10, 100, 1000 и 10.000_раз производится переключателем В2. Например, при установке переключателя В2 в положение «10-1» иа выходное гнездо ВЧ с резистора R5 поступает напряжение, равное десятой доле напряжения, снимаемого с потенциометра R2; девять десятых последнего напряжения гасится на резисторе R4, сопротивление которого в 9 раз превышает сопротивление правой части делителя между точками а-б. Таким образом, четыре ячейки делителя позволяют уменьшить напряжение в /0 4 раз, что при установке плавного делителя в положение, соответствующее 0,1 в, позволяет получить наименьшее напряжение порядка 10 мкв.

Следует отметить, что в сигнал-геиераторе простейшего типа амплитуда колебаний по диапазонам и в пределах каждого диапазона довольно сильно меняется, поэтому применение подобных делителей позволяет лишь косвенно судить о фактическом напряжении сигнал-генератора.

Резистор R1 служит для уменьшения влияния нагрузки сигнал-генератора на частоту колебаний. На рнс. 1 указаны фактические значения сопротивлений резисторов R4-R11. Оии подбираются из ближайших номиналов резисторов, выпускаемых нашей промышленностью,-

Напряжение низкой частоты для проверки различных усилительных низкочастотных устройств снимается с потенциометра RI3 и поступает иа гнездо НЧ. Резистор R17, являясь сопротивлением утечки сетки, одновременно уменьшает реакцию нагрузки на режим работы низкочастотного генератора.

Выпрямитель смонтирован по обычной однополупернодной схеме на двух германиевых диодах Д1 и Д2. Для уменьшения вероятности пробоя диодов последние зашунтнрованы резисторами R18, R19. Переключение обмотки трансформатора Tpl для работы от сети с различными напряжениями осуществляется предохранителем Пр. Фильтр выпрямителя двухзвениый и состоит из конденсаторов С13, С14 и резисторов R15, R16.

Снгнал-генератор смонтирован на угловом шасси нз дюралюминия толщиной 1,5 мм. Для того, чтобы предохранить проверяемую аппаратуру от непосредственного излучения цепей генератора (помимо аттенюатора), все контуры, переключатель и конденсатор переменной емкости необходимо заключить в отдельный экран.

Катушки наматываются на керамических каркасах диаметром 10 мм и имеют для подстройки сердечники типа СЦР-1. Намотка катушек L1-L4 типа суиивер- саль», ширина намотки 5 мм. Катушка L1 содержит 850 витков провода ПЭЛШО 0,12 с отводом от 200-го витка; L2 - 275 витков провода ПЭЛШО 0,2 с отводом от 70-го витка; L3-112 витков провода лицеидрат 7X0,07 с отводом от, 45-го витка; L4 - 42 витка провода лицендрат 7X0,07 с отводом от 15-го витка. Катушка L5 однослойная, имеет 11 витков рядовой иамотки, провод ПЭЛШО 0,51 с отводом от 5-го витка. Катушки можно намотать и иа пропитанные церезином бумажные или бакелитовые каркасы соответствующих размеров. При выполнении иамотки виавал необходимо сделать щечки. Число витков в этом случае будет отличаться от указанных.

Переменный конденсатор С7 можно применить любой, но желательно прныо- частотный, тогда при градуировке можно получить равномерное размещение делений на шкале. Переключатель диапазонов лучше всего применить керамический.

Дроссель Др1 выполнен иа сердечнике Ш16, толщина набора 16 мм. На каркас до заполнения наматывают провод ПЭЛ 0,15. Практически можно использовать любой междуламповый трансформатор.

Трансформатор Tpl имеет сердечник Ш22, толщина набора 32 мм. Сетевая обмотка состоит из двух секций. Секция I содержит 763 витка провода ПЭЛ 0,31, секция 11-557 витков провода ПЭЛ 0,2. Повышающая обмотка III содержит 1140 витков провода ПЭЛ 0,2, обмотка накала ламп IV - 44 витка провода ПЭЛ 1,0. В данной конструкции можно применить любой силовой трансформатор от приемников «Москвич-В», «Волиа», АРЗ и др.

Для удобства работы с прибором вращение ротора переменного конденсатора С7 осуществляется с помощью верньерного устройства, конструкцию которого легко уяснить из рис. 2.

Передняя панель прибора имеет размеры 210X160 мм. Монтаж основных деталей осуществлен иа горизонтальной панели.размером 200X120 мм. В зависимости от типа примененных деталей размеры шасси могут изменяться.

Налаживание прибора начинают с проверки генерации, прослушивая сигнвл иа заведомо исправном приемнике. Для этого с помощью отрезка коаксивльиого кабеля, иа конце которого имеется специальный штеккер, высокочастотный выход сигнал-генератора соединяют со входом приемника. Наличие генерации можно также проверить с помощью авометра, работающего в режиме измерения постоянных напряжений, который присоединяют к аноду левого триода. Если при закорачивании управляющей сетки левого триода на катод напряжение на аноде не-, сколько падает, генератор работает. Обычно при исправных деталях и лампе он сразу начинает работать.

Работу звукового генератора легко проверить путем подачи низкочастотного напряжения с выхода скгиал-геиератора на гнезда звукоснимателя вещательного приемника. Требуемая частота генерации устанавливается изменением емкости конденсаторов C1I, С12′.

Установив, что высокочастотный генератор работает при всех положениях переключателя В1 н имеет место нормальная модуляция, приступают к подгонке границ отдельных поддиапазонов. Регулировку начинают с длинноволнового уча-, стка первого диапазона (при максимальной емкости переменного конденсатора С7). Вращением сердечника или изменением чнсла’витков катушки L1 устанавливают частоту, равной 100 кгц. Затем ручку настройки переводят в другое крайнее положение (соответствующее минимальной емкости конденсатора С7) и определяют частоту генератора. Если она будет выше требуемой, увеличивают емкость подстроечиого конденсатора С/ и настройку повторяют вновь. Для установки границ второго поддиапазона также устанавливают конденсатор С7 в положение максимальной емкости и подбором индуктивности катушки L2 добиваются, чтобы в начале шкалы этого поддиапазона частота генератора была несколько ииже частоты (250 кгц) иа коице шкалы первого поддиапазона. Границы остальных поддиапазонов устанавливаются аналогичным образом. Градуировка С Г производится по общепринятой методике - с помощью ГСС по методу биений, с помощью контрольного приемника или гетеродинного индикатора резонанса - ГИРа.

Прибор, принципиальная схема которого приведена иа рис. 1, представляет собой звуковой генератор, работающий в диапазоне частот от 23 гц до 32 кгц. Весь диапазон частот разбит на четыре поддиапазона 23-155 гц, 142-980 гц, 800-5500 гц, 4.9-32 кгц. В приборе имеется индикатор выходного напряжения, а также делители плавный и ступенчатый, с помощью которых можио регулировать выходное напряжение от 10 мв до 10 в. Коэффициент нелинейных искажений ие превышает 3%. Точность измерения выходного напряжения 3%.

Как видно из рис. 1, звуковой генератор состоит из двухкаскадиого возбудителя JI1, катодного повторителя Л2, выходного устройства и выпрямителя.

Возбудитель собран по схеме с реостатно-емкостной настройкой и представляет собой двухкаскадный усилитель низкой частоты с положительной обратной связью. Первый каскад усиления собран иа левом триоде лампы Л1 с нагрузкой в виде резистора R17. Второй каскад усиления собран на правом триоде лампы Л1. В качестве нагрузки используется резистор R18. Связь между каскадами осуществляется через конденсатор Сб. Необходимая для возникновения колебаний положительная обратная связь подается из анодной цепи правого триода на управляющую сетку левого триода через конденсатор большой емкости С5 и делитель, состоящий из двух участков: резистора R14, соединенных последовательно конденсаторов С1, С2 и резистора R7 и соединенных параллельно конденсаторов СЗ, С4. Напряжение, воздействующее на управляющую сетку левого триода Л1, снимается с параллельного участка делителя R7. СЗ, С4. Применение частотно- зависимого делителя позволяет получить условия самовозбуждения только для одиой частоты, при которой сдвиг фаз между напряжением положительной обратной связи иа управляющей сетке левого триода (делителе R7, СЗ, С4) и аноде правого триода Л1 равен иулю. Это позволяет получить с помощью такого генератора синусоидальные колебания.

Для изменения частоты генерации необходимо изменять параметры элементов, входящих в цепочки делителя. В данной схеме плавное изменение частоты осуществляется изменением емкости сдвоенного конденсатора CI, С4, а скачкообразное - переключателем В1, который изменяет величины резисторов, входящих в цепочки делителя (R5, R6 и R12, R13; R3, R4 и R10, Rll; Rl, R2 и R8, R9).

Как показывают расчеты, при любой частоте иа управляющую сетку левого триода лампы Л1 будет всегда поступать достаточно большое напряжение, поэтому каскады усилителя из-за перегрузки будут вносить большие искажения. Уменьшения этих искажений добиваются с помощью отрицательной обратной связи, цепь которой состоит из переменного резистора R15, постоянного резистора R16 и включенных в левый катод лампы ламп накаливания ЛЗ, Л4. Цепь отрицательной обратной связи стабилизирует также выходное напряжение, которое сравнительно сильно меняется при изменении частоты. При увеличении выходного напряжения возбудителя увеличивается глубина отрицательной обратной связи, снижающей коэффициент усиления первого каскада генератора. Таким образом, выходное напряжение генератора окажется стабилизированным по диапазону. Наименьшие искажения на выходе возбудителя будут тогда, когда напряжение, снимаемое с параллельной ветви делителя, близко к напряжению отрицательной обратной связи, величина которой при регулировке прибора устанавливается с помощью переменного резистора R15.

С выхода возбудителя через переходной конденсатор С7 напряжение звуковой частоты подается иа вход катодного повторителя, собранного иа лампе Л2. Нагрузкой лампы служит потенциометр R23. Делителем, состоящим из резисторов R22, R21, устанавливается необходимый режим работы этого каскада. Резистор R20 ограничительный. Применение катодного повторителя, имеющего большое входное сопротивление, позволяет уменьшить реакцию нагрузки иа частоту генератора и величину искажений, вносимых выходным каскадом.

Выходное устройство состоит из плавного (R23) и ступенчатого {R26, R27; R28, R29) делителей и обычного диодного вольтметра, в котором используется гальванометр со шкалой 50 мка. Резисторы R24, R25 установочные. Применение резистора R30 позволяет получить лучшую линейность шкалы.

Выпрямитель собран по обычиой двухполупериодной схеме удвоения напряжения. Питание прибора может осуществляться от сети переменного тока с напряжением 110, 127 и 220 е.

Переключатель В1 двухплатиый иа четыре положения. Вторая плата использована для крепления отдельных резисторов частотно-зависимого делителя.

Лампы ЛЗ, Л4 использованы от кинопроектора «Луч» (110 в, 8 вт). Можно применить одну лампу иа 220 в мощностью 10-25 вт. Трансформатор питания от приемника «Рекорд-53М». Можио использовать трансформаторы и от приемников «Москвич-В», «Волна», АРЗ-52 и др.

Для удобства налаживания прибора ветви частотно-зависимого делителя составляются из двух последовательно соединенных резисторов (Rl, R2, R8, R9 и т. д.). Налаживание генератора начинают с проверки работы выпрямителя. Под нагрузкой напряжение на выходе выпрямителя должно быть равно 280-320 а. Ток, потребляемый прибором от выпрямителя, должен лежать в пределах 30-35 ма. После этого к выходу генератора (///- Гн1) -подключают осциллограф н добиваются иа самом низкочастотном поддиапазоне устойчивых колебаний и отсутствия искажений. На форму кривой генерируемых колебаний в значительной степени влияет величина отрицательной обратной связи. При слабой отрицательной обратной связи (R15 велико) получаются более устойчивые колебания, но с заметными искажениями формы. При сильной связи колебания срываются. Поэтому подбором величины отрицательной обратной связи (R15) находят компромиссное решение: глубину обратной связи выбирают такой, при которой обеспечивается достаточно устойчивая генерация на всем диапазоне частот и хорошая форма кривой.

Для градуировки шкалы генератора можно воспользоваться измерителем частоты или генератором звуковых частот. В последнем случае градуировка каждой из четырех’ шкал осуществляется с помощью фигур Лиссажу, наблюдаемых иа экране трубки осциллографа. Градуировка индикатора выхода производится с помощью лампового образцового вольтметра, который подключается между точками а-б схемы. Изменение напряжения, подаваемого иа вход делителя (или индикатора), осуществляется потенциометром R23, иа котором выделяется переменная составляющая напряжения порядка 13 в. Установив напряжение иа образцовом вольтметре 10 в переменным резистором R24, добиваются, чтобы стрелка индикатора отклонилась на всю шкалу. Устанавливая по образцовому вольтметру потенциометром R23 напряжение, соответствующее 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 и 1 в, каждый раз делают соответствующие пометки иа шкале индикатора цА.

Следует указать, что наличие постоянной емкости С2 в верхней ветви делителя значительно улучшает условия возникновения колебаний на высоких частотах и способствует выравниванию амплитуды колебаний возбудителя при любом положении блока конденсаторов переменной емкости. При отсутствии лампы 6П14П ее можно заменить лампами типа 6П15П, 6П18П или 6Ж5П.

Юным радиолюбителям посвящается…

Предисловие

Радиосигнал, однажды сгенерированный, уносится в глубь Вселенной со скоростью света… Эта фраза, прочитанная в журнале «Юный техник» в далеком детстве произвела на меня очень сильное впечатление и уже тогда я твердо решил, что обязательно пошлю свой сигнал нашим «братьям по разуму», чего бы мне это не стоило. Но путь, от желания до воплощения мечты долог и непредсказуем…

Когда я только начинал заниматься радиоделом, мне очень хотелось построить портативную радиостанцию. В то время я думал, что она состоит из динамика, антенны и батарейки. Стоит только соединить их в правильном порядке и можно будет разговаривать с друзьями где-бы они не находились… Я изрисовал не одну тетрадку возможными схемами, добавлял всевозможные лампочки, катушки и проводки. Сегодня эти воспоминания вызывают у меня лишь улыбку, но тогда мне казалось, что еще чуть-чуть и чудо-устройство будет у меня в руках…

Я помню свой первый радиопередатчик. В 7 классе я ходил в кружок спортивной радиопеленгации (т.н. охоты на лис). В один из прекрасных весенних дней наша последняя «лиса» — приказала долго жить. Руководитель кружка, недолго думая, вручил мне её со словами — «… ну, ты там её почини…». Я наверное был страшно горд и счастлив, что мне доверили столь почетную миссию, но мои знания электроники на тот момент не дотягивали до «кандидатского минимума». Я умел отличать транзистор от диода и приблизительно представлял как они работают по отдельности, но как они работают вместе — для меня это было загадкой. Придя домой, я с благоговейным трепетом вскрыл небольшую металлическую коробочку. Внутри неё оказалась плата, состоящая из мультивибратора и генератора РЧ на транзисторе П416. Для меня это была вершина схемотехники. Самой загадочной деталью в данном устройстве была катушка задающего генератора (3,5МГц.), намотанная на броневом сердечнике. Детское любопытство пересилило здравый смысл и острая металлическая отвертка впилась в броневой кожух катушки. «Хрясь» — раздался хруст и кусок броневого корпуса катушки, со стуком упал на пол. Пока он падал, мое воображение уже нарисовало картину моего расстрела руководителем нашего кружка…

У этой истории был счастливый конец, правда случился он через месяц. «Лису» я все-таки починил, хотя точнее сказать — сделал её заново. Плата радиомаяка, сделанная из фольгированного гетинакса, не выдержала пыток моим 100 ваттным паяльником, дорожки отслоились от постоянной перепайки деталей… Пришлось плату делать заново. Спасибо моему папе, что принес (достал где-то с большим трудом) фольгированный гетинакс, а маме — за дорогой французский красный лак для ногтей, который я использовал для рисования платы. Новый броневой сердечник мне достать не удалось, но зато удалось аккуратно склеить старый клеем БФ… Отремонтированный радиомаяк радостно послал в эфир свое слабое «ПИ-ПИ-ПИ», но для меня это было сравни запуску первого искусственного спутника Земли, возвестившего человечеству о начале космической эры таким-же прерывистым сигналом на частоте 20 и 40 МГц. Вот такая история…

Схема устройства

В мире существует огромное количество схем генераторов, способных генерировать колебания различной частоты и мощности. Обычно, это достаточно сложные устройства на диодах, лампах, транзисторах или других активных элементах. Их сборка и настройка требует некоторого опыта и наличия дорогих приборов. И чем выше частота и мощность генератора, тем сложнее и дороже нужны приборы, тем опытнее должен быть радиолюбитель в данной теме.

Но сегодня, мне бы хотелось рассказать о достаточно мощном генераторе ВЧ, построенном всего на одном транзисторе. Причем работать этот генератор может на частотах до 2ГГц и выше и генерировать достаточно большую мощность — от единиц до десятков ватт, в зависимости от типа применяемого транзистора. Отличительной особенностью данного генератора, является использование симметричного дипольного резонатора, своеобразного открытого колебательного контура с индуктивной и емкостной связью. Не стоит пугаться такого названия — резонатор представляет собой две параллельные металлические полоски, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.

Свои первые опыты с генераторами подобного вида я проводил ещё в начале 2000-х годов, когда для меня стали доступны мощные ВЧ-транзисторы. С тех пор я периодически возвращался к этой теме, пока в середине лета на сайте VRTP.ru не возникла тема по использованию мощного однотранзисторного генератора в качестве источника ВЧ-излучения для глушения бытовой техники (музыкальных центров, магнитол, телевизоров) за счет наведения модулированных ВЧ-токов в электронных схемах этих устройств. Накопленный материал и лег в основу данной статьи.

Схема мощного генератора ВЧ, достаточно проста и состоит из двух основных блоков:

1. Непосредственно сам автогенератор ВЧ на транзисторе;
2. Модулятор — устройство для периодической манипуляции (запуска) генератора ВЧ сигналом звуковой (любой другой) частоты.

Детали и конструкция

«Сердцем» нашего генератора является высокочастотный MOSFET-транзистор . Это достаточно дорогостоящий и мало распространенный элемент. Его можно купить за приемлемую цену в китайских интернет-магазинах или найти в высокочастотном радиооборудовании — усилителях/генераторах высокой частоты, а именно, в платах базовых станций сотовой связи различных стандартов. В своем большинстве эти транзисторы разрабатывались именно под данные устройства.
Такие транзисторы, визуально и конструктивно отличаются от привычных с детства многим радиолюбителям КТ315 или МП38 и представляют собой «кирпичики» с плоскими выводами на мощной металлической подложке. Они бывают маленькие и большие в зависимости от выходной мощности. Иногда, в одном корпусе располагаются два транзистора на одной подложке (истоке). Вот как они выглядят:

Линейка внизу, поможет вам оценить их размеры. Для создания генератора могут быть использованы любые MOSFET-транзисторы. Я пробовал в генераторе следующие транзисторы: MRF284, MRF19125, MRF6522-70, MRF9085, BLF1820E, PTFA211801E — все они работают. Вот как данные транзисторы выглядят внутри:

Вторым, необходимым материалом для изготовления данного устройства является медь . Необходимы две полоски данного металла шириной 1-1,5см. и длинной 15-20см (для частоты 400-500 МГц). Можно сделать резонаторы любой длинны, в зависимости от желаемой частоты генератора. Ориентировочно, она равна 1/4 длинны волны.
Я использовал медь, толщиной 0,4 и 1 мм. Менее тонкие полоски — будут плохо держать форму, но в принципе и они работоспособны. Вместо меди, можно использовать и латунь . Резонаторы из альпака (вид латуни) тоже успешно работают. В самом простом варианте, резонаторы можно сделать из двух кусочков проволоки, диаметром 0,8-1,5 мм.

Помимо ВЧ-транзистора и меди, для изготовления генератора понадобится микросхема 4093 — это 4 элемента 2И-НЕ с триггерами Шмитта на входе. Её можно заменить на микросхему 4011 (4 элемента 2И-НЕ) или её российский аналог — К561ЛА7 . Также можно использовать другой генератор для модуляции, например, собранный на таймере 555 . А можно вообще исключить из схемы модулирующую часть и получить просто ВЧ-генератор.

В качестве ключевого элемента применен составной p-n-p транзистор TIP126 (можно использовать TIP125 или TIP127, они отличаются только максимально допустимым напряжением). По паспорту он выдерживает 5А, но очень сильно греется. Поэтому необходим радиатор для его охлаждения. В дальнейшем, я использовал P-канальные полевые транзисторы типа IRF4095 или P80PF55 .

Сборка устройства

Устройство может быть собрано как на печатной плате, так и навесным монтажом с соблюдением правил для ВЧ-монтажа. Топология и вид моей платы приведены ниже:

Эта плата рассчитана на транзистор типа MRF19125 или PTFA211801E . Для него прорезается отверстие в плате, соответствующее размеру истока (теплоотводящей пластины).
Одним из важных моментов сборки устройства является обеспечение теплоотвода от истока транзистора. Я применил различные радиаторы, подходящие по размеру. Для кратковременных экспериментов — таких радиаторов достаточно. Для долговременной работы — необходим радиатор достаточно большой площади или применение схемы обдува вентилятором.
Включение устройства без радиатора, чревато быстрым перегревом транзистора и выходом из строя этого дорогостоящего радиоэлемента.

Для экспериментов, мною были изготовлены несколько генераторов по разные транзисторы. Также я сделал фланцевые крепления полосковых резонаторов, чтобы можно было их менять без постоянного нагрева транзистора. Представленные ниже фотографии помогут вам разобраться в деталях монтажа.

Запуск устройства

Перед запуском генератора, необходимо еще раз проверить правильность его соединений, чтобы у вас не образовалась весьма не дешёвая кучка транзисторов с надписью «Сгорел».


Первый запуск, желательно производить с контролем потребляемого тока. Этот ток, можно ограничить до безопасного уровня использовав резистор на 2-10 Ом в цепи питания генератора (коллектор или сток модулирующего транзистора).
Работу генератора можно проверить различными приборами: поисковым приемником, сканером, частотомером или просто энергосберегающей лампой. ВЧ-излучение, мощностью более 3-5 Вт, заставляет её светиться.

ВЧ-токи легко нагревают некоторые материалы вступающие с ними в контакт в т. ч. и биологические ткани. Так, что будьте осторожны, можно получить термический ожог прикоснувшись к оголенным резонаторам (особенно при работе генераторов на мощных транзисторах). Даже небольшой генератор на транзисторе MRF284, при мощности всего около 2-х ватт — легко сжигает кожу рук, в чем вы можете убедиться на этом видео:

При некотором опыте и достаточной мощности генератора, на конце резонатора, можно зажечь т.н. «факел» — небольшой плазменный шарик, который будет подпитываться ВЧ-энергией генератора. Для этого достаточно просто поднести зажженную спичку к острию резонатора.

Т.н. «факел» на конце резонатора.

Помимо этого, можно зажечь ВЧ-разряд между резонаторами. В некоторых случаях, разряд напоминает крошечную шаровую молнию хаотично перемещающуюся по всей длине резонатора. Как это выглядит вы можете увидеть ниже. Несколько увеличивается потребляемый ток и во всем доме «гаснут» многие каналы эфирного телевидения))).

Применение устройства

Помимо этого, наш генератор может быть применен для изучения воздействия ВЧ-излучения на различные устройства, бытовую аудио и радиоаппаратуру с целью изучения их помехоустойчивости. Ну и конечно, с помощью данного генератора можно послать сигнал в космос, но это уже другая история…

P.S. Не следует путать этот ВЧ-автогенератор с различными EMP-jammers. Там генерируются импульсы высокого напряжения, а наше устройство генерирует излучение высокой частоты.

§ 137. ЛАМПОВЫЙ ГЕНЕРАТОР

Выше было рассмотрено применение трехэлектродной лампы в электронном усилителе. Однако триоды широко применяют и в ламповых генераторах, которые служат для создания переменных токов различной частоты.

Простейшая схема лампового генератора приведена на рис. 186. Основными его элементами являются триод и колебательный кон­тур. Для питания нити накала лампы используется батарея накала Бн. В цепь анода включена анодная батарея Ба и колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности Lк и конденсатора Ск. Катушка Lc включена в цепь сетки и связана индуктивно с катушкой Lк колебательного контура. Если зарядить конденсатор, а затем замкнуть его на катушку индуктивности, то конденсатор будет периодически разряжаться и заряжаться, а в цепи колебательного контура возникнут затухающие электрические колебания тока и напряжения. Затухание колебаний вызвано потерями энергии в контуре. Для получения незатухающих колебаний переменного тока необходимо периодически с определенной частотой добавлять энергию в колебательный контур с помощью быстродействующего устройства. Таким устройством является

Если накалить катод лампы и замкнуть анодную цепь, то в цепи анода появится электрический ток, который зарядит кон­денсатор Ск колебательного контура. Конденсатор, разряжаясь на катушку индуктивности LK, вызовет в контуре зату­хающие колебания. Переменный ток, про­ходящий при этом через катушку LK, ин­дуктирует в катушке Lc переменное на­пряжение, воздействующее на сетку лам­пы и управляющее силой тока в цепи анода.

Когда на сетку лампы подается отри­цательное напряжение, анодный ток в ней уменьшается. При положительном напряжении на сетке лампы в анодной цепи увеличивается ток. Если в этот момент на верхней пластине конденсатора Ск колебательного контура будет отрицательный заряд, то анодный ток (поток электронов) зарядит конденсатор и тем самым скомпенсирует потери энергии в контуре.

Процесс уменьшения и увеличения тока в анодной цепи лампы I повторится во время каждого периода электрических колебаний в контуре.

Если при положительном напряжении на сетке лампы верхняя I пластина конденсатора Ск заряжена положительным зарядом, то анодный ток (поток электронов) не увеличивает заряда конденсатора, а, наоборот, уменьшает его. При таком положении колебания в контуре не будут поддерживаться, а будут затухать. Чтобы этого не случилось, необходимо правильно включать концы катушек

Lк и Lc и обеспечить этим своевременный заряд конденсатора. Если I колебания в генераторе не возникают, то необходимо поменять местами концы одной из катушек.

Ламповый генератор является преобразователем энергии постоянного тока анодной батареи в энергию переменного тока, частота которого зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора, образующих колебательный контур. Нетрудно понять, что это преобразование в схеме генератора выполняет триод. э. д. с, индуктируемая в катушке Lc током колебательного контура, периодически воздействует на сетку лампы и управляет анодным током, который, в свою очередь, с определенной частотой подзаряжает конденсатор, возмещая таким образом потери энергии в контуру Такой процесс повторяется многократно в течение всего времени работы генератора.

Рассмотренный процесс возбуждения незатухающих колебания в контуре называют самовозбуждением генератора, так как коле­бания в генераторе сами себя поддерживают.