طراحی و ساخت نوسان سازهای فرکانس رادیویی

برخی از افراد طراحی نوسان سازهای RF را چیزی شبیه به "هنر سیاه" می دانند و بعد از سالها قسم خوردن به نوسان سازهای "خاردار" ، من خیلی مطمئن نیستم که همه آنها اشتباه هستند. من به شما پیشنهاد می کنم این گفته قدیمی را به خاطر بسپارید:

"آمپلی فایرها نوسان و نوسان سازها" - ناشناخته

معرفی

هنگامی که من بچه بودم ، بله می توانم به یاد داشته باشم که به اواخر دهه 1940 ، همه نوع آشغال را جمع آوری کردیم. خنک هر چیزی از راه دور الکتریکی بود و البته دینام دوچرخه ، لامپ ها یا موتورها حتی "خنک فوق العاده" بودند.

ما به عنوان بچه های هفت ساله گرانبها - همه فیزیکدانان هسته ای جوانه زده که ما بودیم - از این ایده واقعی هوشمندانه ، بدیهی است که قبلاً هیچ کس به این فکر نکرده بود.

"چرا ما یک موتور را به یک ژنراتور وصل نمی کنیم ، بنابراین موتور ژنراتور را هدایت می کند ، برق را برای موتور فراهم می کند ، که همچنان به سمت ژنراتور رانندگی می کند و ادامه می یابد ، و به مدت صد سال و ما ادامه می یابد."مشهور به جهان تبدیل می شود!"

البته ما هیچ مفهومی از ضررهای اصطکاک نداشتیم (فکر می کنم درست است) در آن زمان. و نه کلمات "حرکت دائمی" گوش ما را پشت سر گذاشت.

تمام نکته این داستان کوچک نشان دادن بی رحمانه اصل نحوه عملکرد یک نوسان ساز است. اگر بتوانید آن مفهوم ساده لوحانه کودکانه را دنبال کنید ، آنها را در این کار می کشید.

اصول عملکرد نوسان ساز

هر نوسان ساز حداقل یک دستگاه فعال دارد (Smarties مسائل را برای من پیچیده نمی کند - فقط بخوانید) خواه ترانزیستور باشد یا حتی دریچه قدیمی. این دستگاه فعال و برای این آموزش به ترانزیستور فروتن خواهیم رسید ، به عنوان یک تقویت کننده عمل می کند. هیچ چیز فلاش در این مورد وجود ندارد. برای این بخش اول بحث ، خودمان را به نوسان سازهای LC محدود خواهیم کرد و من ریاضیات را به حداقل می رسانم.

در هنگام نوبت ، هنگامی که قدرت برای اولین بار اعمال می شود ، نویز تصادفی در دستگاه فعال ما ایجاد می شود و سپس تقویت می شود. این سر و صدا از طریق مدارهای انتخابی فرکانس به ورودی که مجدداً تقویت می شود و غیره ، کمی شبیه به پروژه کودکی من است. در نهایت حالت تعادل به دست می آید که با استفاده از انرژی از منبع تغذیه ، ضررهای موجود در مدار به خوبی ایجاد می شود و فرکانس نوسان توسط اجزای خارجی تعیین می شود ، خواه آنها سلف و خازن (L. C.) یا یک کریستال باشند. میزان بازخورد مثبت برای حفظ نوسان نیز توسط اجزای خارجی تعیین می شود.

اسیلاتور هارتلی

من تصمیم گرفتم به این دلیل ساده که مورد علاقه من است ، با این یکی رهبری کنم. اخیراً مورد بحث قرار گرفت که نوسان ساز مورد علاقه شما احتمالاً موردی است که برای شما بهترین کار را انجام داده است و فکر می کنم کاملاً درست است. بنابراین در اینجا به صورت ساده ترین شکل است. عکس. 1.

نوسان ساز کلپیتس

مدار اصلی نوسان ساز Colpitts مانند این به نظر می رسد و برخی از شباهت ها را مشاهده خواهید کرد. شکل 2

اگر در نظر بگیرید که بازخورد مثبت برای جبران تلفات موجود در مدار تنظیم شده اعمال می شود ، تقویت کننده و مدار بازخورد مقاومت منفی ایجاد می کنند. هنگامی که Z1 و Z2 از خازنی هستند ، امپدانس در خازن ها را می توان از فرمولی تخمین زد که من در اینجا روی شما نمی گذارم زیرا شامل بتا ، HIE و همچنین X است_C1و x_C2وادکافی است که بگوییم می توان نشان داد که امپدانس ورودی یک مقاومت منفی در سری با C1 و C2 است. و فرکانس مطابق با: شکل 3.

فرکانس یا پایداری فاز

فرکانس یا پایداری فاز یک نوسان ساز به طور معمول در مورد پایداری بلند مدت در نظر گرفته می شود که تغییرات فرکانس طی چند دقیقه ، ساعت ، روزها حتی سالها اندازه گیری می شود. مورد علاقه در اینجا اثرات تغییرات مؤلفه ها ، با شرایط محیط ، بر فراوانی نوسان است. اینها ممکن است در اثر تغییر در ولتاژ ورودی ، تغییرات دما ، رطوبت و پیری اجزای ما ایجاد شود.

هرگز اثرات این تغییرات را در فرکانس عملکرد دست کم نگیرید. من آجیل رفته ام که روی طرح های دقیق به اصطلاح ، با اجزای دقیق کار می کنم ، جایی که فرکانس در طی چند دقیقه به طور تصادفی بیش از چند کیلو هرتز سرگردان بود. نیازی به گفتن نیست که من "اشتباه کرده ام".

ثبات کوتاه مدت نیز مورد توجه بسیاری قرار دارد و باز هم می توانم ریاضیات سنگین واقعی را روی شما بگذارم اما این کار را نمی کنم. من به سادگی می گویم که می توان از نظر ریاضی ثابت کرد که هرچه مدار q بالاتر باشد ، این عامل ثبات بیشتر می شود. هرچه مدار q بالاتر باشد ، توانایی مدار تنظیم شده می تواند هارمونیک و سر و صدای ناخواسته را فیلتر کند.

کاهش نویز فاز

• 1. حداکثر QU از طنین انداز را به حداکثر برسانید.
• 2. با استفاده از ولتاژ RF بالا در سراسر طنین انداز ، انرژی واکنشی را به حداکثر برسانید. از نسبت LC کم استفاده کنید.
• 3. از اشباع دستگاه خودداری کنید و سعی کنید از دیودهای ضد موازی (به عقب) استفاده کنید.
• 4- دستگاه فعال خود را با کمترین NF انتخاب کنید.
• 5- دستگاهی را با سر و صدای سوسو زدن کم انتخاب کنید ، این امر می تواند با بازخورد RF کاهش یابد. یک ترانزیستور دو قطبی با یک مقاومت بدون مقاومت در برابر 10 تا 30 اهم می تواند نویز سوسو زدن را تا 40 دسی بل بهبود بخشد.
• 6. مدارهای خروجی باید از مدار نوسان ساز جدا شده و تا حد ممکن قدرت کمتری داشته باشند.

تأثیر تغییرات محیط بر پایداری

تغییر فرکانس چند ده هرتز به عقب و جلو در طی چند دقیقه به معنای هیچ چیز برای یک گیرنده سرگرمی است که برای گروه رادیو FM طراحی شده است. چنین رانش در یک گیرنده درجه مسابقه در غیر این صورت طراحی شده برای دریافت CW (کد مورس) غیرقابل تحمل خواهد بود. این یک سوال از نسبیت است.

به حداقل رساندن رانش فرکانس

• 1. اسیلاتور را از مراحل موفقیت آمیز با یک مرحله بافر به خوبی طراحی شده و به دنبال آن مرحله ای از تقویت جدا کنید. سیگنال های بزرگ اغلب می توانند توسط یک ضعف 3 یا 6 دسی بل کاهش یابد که همچنین از ارائه امپدانس بار به خوبی تعریف شده به تقویت کننده بهره می برد. اگر مرحله در حال تغذیه میکسر است ، همانطور که بیشتر اوقات مورد است ، یکی دیگر از مزایای میکسر است (شما از میکسرهای متعادل استفاده می کنید؟) ، همچنین به یک منبع منبع 50 اهم مراجعه کنید.
• 2. اطمینان حاصل کنید که پایداری مکانیکی نوسان ساز شما به گونه ای است که لرزش مکانیکی نمی تواند تاثیری در مؤلفه ها داشته باشد ، به خصوص آن دسته از اجزای تعیین کننده فرکانس.
• 3. نوسان ساز را با یک منبع تنظیم خوب تمیز تهیه کنید. در صورت استفاده از تنظیم VACACTOR ، به طور مضاعف اطمینان حاصل کنید که ولتاژ تنظیم DC تا حد امکان تمیز است ، می توان چند صد ولت میکرو ولت را بر روی سیگنال نوسان ساز تحمیل کرد. برای عنصر متغیر از دیودهای برگشت استفاده کنید. متغیرهای هوا به سختی می توان به دست آورد اگرچه ارقام Q بسیار برتر را ارائه می دهند. تنظیم DC متنوع تر است.
• 4- با استفاده از خازن های NPO ، تغییرات مدار را از تغییرات محیط به حداقل برسانید ، پلی استایرن عزیزتر اما میکا عالی و عالی است ، به نظر من همان چیزی نیست که بسیاری از مردم معتقدند و بسیار دارای امتیاز هستند.
• 5- سلف باید زخم هوا بر روی فرم سیم پیچ با پیکربندی برای به حداکثر رساندن QU باشد. اگر باید از توروئید استفاده کنید ، در صورت امکان سعی کنید از نوع 6 استفاده کنید زیرا بهترین Q. را ارائه می دهد.
• 6. موازی تعدادی از خازن های NPO با ارزش کوچکتر به جای استفاده از یک ماده بزرگ در اجزای تعیین کننده فرکانس. برای تریمرها سعی کنید از متغیر هوا استفاده کنید. مراقب باشید برای ارزش کوچک N750 ، خازن N1500 ،<15 pF, when available and are found to be dirt cheap. These are sometimes useful in taming drift in an oscillator.
• 7. به نظر می رسد دو قطبی یا FET برای دستگاه فعال یک موضوع اولویت شخصی است و من برخی از استدلال های وحشیانه را در مورد آن مشاهده کرده ام. به نظر می رسد اجماع به نفع FET ها کاهش می یابد. من ، من یک مرد دو قطبی هستم زیرا fets از من متنفر و ساده است.

بنابراین برخی از مواردی وجود دارد که باید در خاطر داشته باشید. امیدوارم در این مرحله ایده گسترده ای از نوسان ساز را کشف کرده اید ، من به طور گسترده دو نوع هارتلی و کلپیت را بیان کردم. من در مورد پایداری فرکانس صحبت کردم و روشهای ذکر شده برای مبارزه با نویز فاز و کاهش رانش فرکانس. حال بیایید به دوره اصلی برویم.

طراحی یک نوسان ساز هارتلی

در اینجا من شماتیک را برای مورد علاقه قدیمی خود ، همراه با یک مرحله بافر و یک مرحله تقویت کننده ارائه می دهم که باید حدود 5 ولت P/P را به یک بار 50 اهم تحویل دهد. ما در مورد هر مرحله مربوطه بحث خواهیم کرد و برخی از اطلاعات مربوط به طراحی قانون را تولید می کنیم. از آنجا که این اجماع به نفع FET کاهش می یابد و من به اندازه کافی بزرگ هستم که تعصبات خود را در علت نجیب آموزش پیشرفته کنار بگذارم ، ما از نوسان ساز FET استفاده خواهیم کرد. هیچ ارتباطی با چند دوست که ممکن است مرا کمربند کند! شکل 4

برای این طرح می خواهم بگویم که ما یک هدف کلی VFO را برای کار در 5000 - 5100 کیلوهرتز ایجاد خواهیم کرد و هیچ دلیل خاصی وجود ندارد ، هر چیزی را که دوست دارید انتخاب کنید.

اکنون من یک FET 2N4416A را صرفاً انتخاب کردم زیرا سالها پیش یک کیسه بزرگ از آنها خریداری کردم و آنها را در دست گرفتم. شما می توانید از هر JFET با هدف کلی استفاده کنید که به راحتی می توانید بدست آورید. توجه داشته باشید که 2N4416A یک قوطی فلزی است و این پرونده زمینی است.

اجزای تعیین کننده فرکانس عبارتند از: L1 ، CT (یک تریمر 10 PF اسمی) ، C1A ، C1B ، C2 ، C3 ، CV و C4.

توجه: چندین بار از من از عملکرد C4 در این مدار سؤال شده است. خازن C4 برای کاهش بارگذاری در اجزای مدار تنظیم شده است. این ممکن است تا حد ممکن کوچک باشد که بتواند درایو کافی را برای مرحله تقویت کننده بافر موفق فراهم کند. غالباً سازنده خانه اغلب C4 را اصلاح می کند.

اجزای دیگر استاندارد باتلاق هستند. دو مقاومت ، دیود سیلیکون و دیود Zener نیازی به تغییر ندارند ، خازن C5 برای این فرکانس مناسب است. C6 را می توان انتخاب کرد تا خروجی بالاتر / پایین تر به تقویت کننده بافر ارائه شود. مقادیر C6 کوچکتر خروجی کمتری را نشان می دهد و برعکس مقادیر بالاتر خروجی بزرگتر می دهد. دیود سیلیکون بعداً توضیح می دهم ، دیود زنر این است که یک منبع تنظیم 6. 2 ولت تنظیم شود

اکنون هیچ چیز مقدس در مورد تعیین فرکانس من برای تعیین ترکیب خازن O. K وجود ندارد؟خیلی از افراد به این نوع مدارها نگاه می کنند و فکر می کنند باید همه چیز را به معنای واقعی کلمه کپی کنند ، نه چنین. این فقط یک نمایش معمولی است. C1 تا C3 Plus CV و CT فقط ترکیبی از خازن های موازی و سری هستند که همگی طراحی شده اند تا با دامنه تنظیم ، انعطاف پذیری کمی به ما بدهند. CV را می توان به راحتی با دو دیودهای تنظیم پشتی به عقب جایگزین کرد.

کاری که شما برای کار کردن مدار باید انجام دهید این است که یک واکنش القایی برای L1 در حدود 180 اهم داشته باشید. در 5 مگاهرتز این کار در حدود 5. 7 UH انجام می شود و اگر نمی دانید چگونه به آن شکل رسیدم ، به طور جدی توصیه می کنم که مدتی را در سایر آموزش های من در سایت جدید من مانند اصول اولیه و فیلترهای LC بگذرانید.

جنبه مهم این است که نقطه بازخورد از منبع JFET به حدود 25 ٪ از سیم پیچ های L1 از انتهای زمین متصل می شود. اکنون من یک سلف هسته ای را به تصویر کشیده ام. این می تواند ، دقیقاً به عنوان یک نمونه در میان تعداد بسیار زیاد ، 18 - 19 چرخش سیم شماره 20 بر روی قطر 25. 4 میلی متر (1 ") به طور مساوی در طول حدود 25. 4 میلی متر (1") پخش شود. شیر در حدود 4 1/2 چرخش خواهد بود. این را با فرمول که من در جای دیگر به شما آموختید ، بررسی کنید.

از طرف دیگر ، با عملکرد تخریب شده ، می توانید از T50-6 Toroid و Wind Say 37 چرخش سیم شماره 24 (5. 48 UH) استفاده کنید. الف_Lفاکتور برای T50-6 40 است. در صورت لزوم آموزش های دیگر را انجام دهید ، من نمی خواهم کارهای قدیمی را تکرار کنم و از اینجا به بعد حتی سخت تر خواهد بود. من مفاهیم جدید را کاملاً توضیح می دهم ، نه قدیمی.

بنابراین اگر بخواهیم نوسان ساز خود را در حدود 5 مگاهرتز کار کند ، می دانیم که LC 1013 است و اگر L می گوید 5. 7 UH ، کل C برای رزونانس (دقیقاً مانند فیلترهای LC EH!) حدود 177 PF است. ما می خواهیم بتوانیم از 5000 تا 5100 کیلوهرتز یک نسبت تنظیم 1. 02 تنظیم کنیم که به معنای نسبت خازن 1. 04 (حداقل به حداکثر) است.

بیایید با تعدادی از اعداد کمانچه کنیم! من یک خازن متغیر Air Bros. Jackson (بسیار رولز-رویس) دارم که از 10. 5 pf به 105 pf ، یک نسبت معمولی 10: 1 در متغیرهای هوا می چرخد. این برای CV استفاده خواهم کرد.

اگر کل نوسان کل 1. 04 باشد (در واقع 1. 0404: 1) و CMAX 177 PF است ، CMIN 170 PF است. تنوع تنها 7 pf (تقریباً). اکنون ما در اینجا با چنین خازن متغیر متغیر در زمین ناامن در حال ریزش هستیم. ما می توانیم:

الف) صفحات RIP آن برای کاهش ظرفیت (حتی در مورد آن فکر نکنید) ب) با نوسان کوچک به دیودهای Varactor بروید. این O. K. اما عملکرد تخریب می شود. ج) یک متغیر هوای کوچکتر با CMAX از Say 25 PF بدست آورید.

فقط برای اثبات من یک گلوتون برای مجازات هستم و اگر هنوز هم در اینجا هستید ، ما صرفاً برای تمرین ریاضی خواهیم بود ، با متغیر 105 PF ادامه خواهیم داد. اگر C3 را از بین ببریم و C2 = 15 PF NPO را از بین ببریم ، ترکیب سری C2 و CV Swing 6. 176 PF تا 13. 125 PF ، تغییر بیش از 6. 9 PF - آیا گم شده اید؟به آموزش های دیگر برگردید.

اگر CMAX ما 177 PF بود ، 177 - 13. 125 = 163. 875 و 177 PF به هر حال تقریبی بود. من می خواهم CT A 10 PF Air Trimmer (در صورت وجود ، در صورت عدم وجود ، سرامیکی یا هر آنچه که تأمین کننده ارائه می دهد اما حداکثر PF است). این باعث می شود حدود 154 PF برای آرایش باشد. چگونه در مورد ساخت C1A و C1B به 3 خازن NPO از Say 2 x 47 PF و 1 x 56 PF همه انواع NPO. در کل که به کمتر از 177 PF MAX می رسد. اما فراموش نکنید که در مدار خازن ولگرد وجود دارد. در شستشوی نهایی شما به سادگی می توانید از 3 47 47 PF استفاده کنید.

نوسان سازهای کنترل شده ولتاژ بعدی.

بازخورد

برای بازخورد ، نظرات ، پیشنهادات یا مشترک شدن در خبرنامه من این فرم دوستانه را در سایت جدید من مشترک کنید.< Pan> اگر CMAX ما 177 PF بود ، 177 - 13. 125 = 163. 875 و 177 PF به هر حال تقریبی بود. من می خواهم CT A 10 PF Air Trimmer (در صورت وجود ، در صورت عدم وجود ، سرامیکی یا هر آنچه که تأمین کننده ارائه می دهد اما حداکثر PF است). این باعث می شود حدود 154 PF برای آرایش باشد. چگونه در مورد ساخت C1A و C1B به 3 خازن NPO از Say 2 x 47 PF و 1 x 56 PF همه انواع NPO. در کل که به کمتر از 177 PF MAX می رسد. اما فراموش نکنید که در مدار خازن ولگرد وجود دارد. در شستشوی نهایی شما به سادگی می توانید از 3 47 47 PF استفاده کنید.