www.cqham.ru

\главная\р.л. конструкции\трансиверы\...

Перестраиваемый генератор с керамическим резонатором

Перестраиваемый переменным конденсатором генератор с керамическим резонатором обеспечивает довольно высокую стабильность частоты и диапазон перестройки по частоте от 20 кГц для резонатора на 2 МГц до 95 кГц для резонатора на 12 МГц.

Для определения возможного диапазона перестройки по частоте использовалась схема генератора на биполярном транзисторе КТ3102Д включённого по схеме с общим эмиттером и керамические резонаторы с тремя выводами на 2, 4, 6, 8, 10 и 12 МГц серии ZTT.

Эти резонаторы имеют два встроенных конденсатора по 30 пФ, как показано на схеме слева.

Керамический резонатор включён между коллектором и базой транзистора. Данная схема аналогична схеме генератора на инверторе (усилитель с общим эмиттером является инвертирующим усилителем), где роль инвертора находящегося в линейном режиме

выполняет транзистор VT1 и резисторы R1 и R2. Для перестройки генератора по частоте использовался односекционный, переменный конденсатор с твёрдым диэлектриком КП-180.

Конденсатор можно включать, как между коллектором VT1 и общим проводом, так и между базой и общим проводом. Но включение в коллектор даёт, примерно, в два раза меньший диапазон перестройки по частоте. На транзисторе VT2 собран эмиттерный повторитель для развязки генератора и нагрузки на резисторе R4.

Схема запитывалась стабилизированным напряжением 5В. Полученные результаты представлены в следующей таблице.

№ п.п.

Резонатор

Диапазон перестройки, кГц

∆F, кГц

Uвыходное, В

1

2 МГц

1973,9…1994,3

20,4

0,690…0,674

2

4 МГц

3900,9…3953,9

53,0

0,486…0,470

3

6 МГц

5903,0…5958,1

55,1

0,338…0,326

4

8 МГц

7846,3…7930,1

83,8

0,257…0,244

5

8 МГц

7830,7…7913,8

83,1

0,250…0,238

6

8 МГц

7856,4…7943,1

86,7

0,257…0,238

7

8 МГц

7844,9…7930,4

85,5

0,250…0,238

8

8 МГц

7875,7…7958,8

83,1

0,250…0,238

9

10 МГц

9843,1…9937,8

94,7

0,181…0,175

10

12 МГц

11818,8…11914,7

95,9

0,131…0,119

∆F – ширина диапазона перестройки
Uвыходное – амплитудное значение напряжения на резисторе R4

Получилась простая схема ГПД не содержащая катушек индуктивности. Настройка схемы состоит в установке на коллекторе VT1 постоянного напряжения равного половине напряжения питания подбором величины резистора R1 при отключённом резонаторе. Режим эмиттерного повторителя устанавливается автоматически.

Стабильность частоты для генератора собранного на макетной плате составила, для резонатора на 2 МГц - +/- 1 Гц, а для резонатора на 12 МГц – +/- 30 Гц. Для резонаторов на 8 МГц – находилась в диапазоне +/- 3…15 Гц. Оценка стабильности проводилась через 5 минут после смены резонатора, резонатор вставлялся в панель (без пайки). Макетная плата не была защищена от воздушных потоков и электромагнитных наводок.

Искажений формы синусоиды на экране осциллографа для частот от 6 до 12 МГц не видно, для частоты 4 МГц заметно искажение вершины отрицательной полуволны, а для частоты 2 МГц имеется искажение отрицательной полуволны. Ширина диапазона перестройки достаточна для построения супергетеродинного радиоприёмника или трансивера с перекрытием CW или SSB участков любительских диапазонов при соответствующем выборе промежуточной частоты с кварцевым фильтром.

Возможны следующие варианты:

Fпч, МГц

Резонатор

Рабочий диапазон, кГц

Примечание

4,096

6 МГц

1807,0…1862,1

160 метров CW и SSB

4,250

8 МГц (4)

3596,3…3680,1

80 метров SSB

4,250

10 МГц

14093,1…14187,8

20 метров SSB

6,144

8 МГц (6)

14000,4… 14087,1

20 метров CW

7,500

4 МГц

3545,2…3599,1

80 метров CW

9,216

12 МГц

21034,2…21130,1

15 метров CW

10,240

4 МГц

14140,9…14194,8

20 метров SSB

10,240

8 МГц (5)

18070,7…18153,8

17 метров CW и SSB

Из первой таблицы видно, что границы диапазона перестройки зависят от параметров конкретного керамического резонатора (резонаторы на 8 МГц).

Для возможности небольшой корректировки границ диапазона перестройки можно немного усложнить схему, добавив конденсатор С4 (схема слева), что даёт возможность сдвигать частотные границы вверх по частоте. В данной схеме минимальная ёмкость конденсатор С4 составила 15 пФ. При меньшей ёмкости генератор не возбуждается. Добавление данного конденсатора немного уменьшает диапазон перестройки. Ниже приведены полученные зависимости для резонатора на

8 МГц (в первой таблице под № 4).

Ёмкость С4

Диапазон перестройки, кГц

∆F, кГц

Uвыходное, В

150 пФ

7861,8…7939,7

77,9

0,250…0,238

50 пФ

7891,5…7959,1

67,6

0,244…0,200

15 пФ

7910,9…7971,9

61,0

0,232…0,156

Генератор проверялся с транзисторами структуры p-n-p КТ3107Б, естественно с изменением полярности источника питания. Ширина диапазона перестройки для резонатора на 8 МГц получилась меньше на 3…4 кГц, остальные параметры не изменились. С другими резонаторами генератор не проверялся.

При построении генератора на полевом транзисторе, использовался транзистор КП364А, ширина диапазона перестройки получилась в 2 раза меньше, чем на биполярных транзисторах, но лучше форма сигнала и чище спектр.

 

Гетеродин на пьезокерамическом резонаторе

Эксперименты, проведённые с генератором на трёхвыводном пьезокерамическом резонаторе, показали возможность получения широкого диапазона перестройки его по частоте. Но для использования его как гетеродина необходима большая амплитуда выходного сигнала и её постоянство в пределах диапазона перестройки гетеродина.

Этого можно достигнуть двумя путями:

Второй путь мне показался более простым в реализации и настройке. Ниже показана электрическая схема гетеродина.

На одном элементе микросхемы DD1.1 собран генератор по стандартной схеме с пьезокерамическим резонатором ZQ1 в цепи обратной связи, который перестраивается по частоте переменным конденсатором C1 КП-180. Второй элемент микросхемы DD1.2 используется в качестве буферного элемента и два оставшихся элемента DD1.3 и DD1.4 соединены параллельно для увеличения нагрузочной способности и работают как выходные на фильтр нижних частот (ФНЧ).

Двухзвенный фильтр нижних частот рассчитывался на номинальное сопротивление 220 Ом, что даёт нагрузочную ёмкость для двух выходных элементов микросхемы в 100 пФ. В фильтре использовались стандартные импортные дроссели ЕС24 индуктивностью 5,6 мкГн. Расчётная частота среза фильтра около 8,3 МГц.

Фильтр нагружен на сопротивление, образуемое параллельным соединением сопротивления резистора R2 и входного сопротивления комплементарного эмиттерного повторителя на транзисторах VT1 и VT2. Подбором величины резистора R2 можно подстроить амплитудно-частотную характеристику ФНЧ в районе частоты среза фильтра и соответственно на верхнем краю диапазона перестройки гетеродина так, что амплитуда на выходе ФНЧ будет постоянной во всём диапазоне перестройки. Рисунок в правом нижнем углу схемы показывает влияние нагрузочного сопротивления на АЧХ фильтра. В принципе, это вся настройка гетеродина, так как генератор на микросхеме настройки не требует, а режим работы эмиттерного повторителя устанавливается автоматически.

Ниже, на фотографии, показан внешний вид монтажа гетеродина. Гетеродин находится в процессе настройки, вместо резистора R2 запаян переменный резистор сопротивлением 1 кОм , которым подстраивается выходное напряжение. Затем он будет заменён на постоянный резистор такого же сопротивления.

Микросхема запитана через интегральный стабилизатор 78L05, а эмиттерный повторитель через развязывающий RC фильтр (R6 и C10) от стабилизированного источника 10В. Потребляемый ток от источника 10В составляет 20 мА.

На фотографиях ниже показаны сигналы в двух крайних точках диапазона перестройки гетеродина, измеренные в точке А (показана на схеме). Диапазон перестройки составил от 7,813 МГц до 8,000 МГц, или 187 кГц. Данный гетеродин в приёмнике или трансивере с кварцевым фильтром на 6 МГц обеспечит перекрытие почти всего диапазона 160 метров, т.е. от 1,813 МГц до 2,000 МГц.

В пределах диапазона перестройки гетеродина амплитуда сигнала в точке А меняется от 3,54 В до 3,60 В. На выходе эмиттерного повторителя, переменным резистором R7, величину сигнала можно менять от 0 В до 3 В амплитудного значения.

Измерения выходного напряжения проводились на припаянном на выходе нагрузочном сопротивлении 91 Ом.

Перед монтажом все резисторы, транзисторы и диоды проверялись китайским мультиметром. Резисторы R4 и R5 подбирались одинаковой величины, транзисторы с одинаковым β, а диоды с максимальным прямым падением напряжения (из имеющихся КД522).

В одном из первых вариантов использовался эмиттерный повторитель на одном транзисторе КТ3102Б, который вносил искажения в сигнал. Причём мои попытки, изменением режима транзистора, коллекторного тока, блокирующих и развязывающих конденсаторов и заменой транзистора, заставить его работать линейно, успеха не имели. По первой гармонике он работал, как и положено, с коэффициентом передачи около 0,9, а вторую и третью гармоники он усиливал, что приводило к искажениям сигнала на выходе. В дальнейшем он был заменён на комплементарный эмиттерный повторитель, как показано на схеме. И проблема с искажениями сигнала решилась положительно. Так что использовать обычный эмиттерный повторитель для упрощения схемы не рекомендую.

Ниже на фото сигнал на выходе гетеродина при максимальном сопротивлении резистора R7 и установленным постоянным резистором R2 сопротивлением 334 Ома. При настройке сопротивление переменного резистора было 338 Ом.

 

Михаил Никитин (RV3AIJ)

Возврат