НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР

В. ЛОМАНОВИЧ, А. ШАПИРО, Радио №2/1967, ст.48

На рисунке показана принци­пиальная схема генератора, работающего в диапазоне час­тот от 20 гц до 24 кгц, который раз­бит на четыре поддиапазона (20— 100 гц, 100—650 гц, 650—4000 гц и 4 — 24 кгц). Погрешность установки частоты на всех поддиапазонах не превышает ±5%.

Выходное напряжение можно ме­нять плавно в пределах от 0 до 10 в, а также с помощью ступенчатого де­лителя (1:1; 1 : 10 и 1 : 100). На всех частотах амплитуда генерируе­мого напряжения равна 10 ±1,0 в (при степени деления 1 : 1).

Генератор собран на трех сверх­миниатюрных лампах: 6Ж1Б, 6Н16Б и 6Ж10Б, однако его можно вы­полнить и на лампах пальчиковой серии или же на лампах с октальным цоколем. В последнем случае увели­чатся его размеры.

Прибор питается от сети перемен­ного тока напряжением 127 пли 220 в, потребляемая им мощность не пре­вышает 15 вт. Вес прибора —1,16 кг.

Задающий генератор прибора пред­ставляет собой RC-генератор. От обычного усилителя НЧ он отли­чается тем, что часть его выходного напряжения вновь поступает на вход, в результате чего возникает положи­тельная обратная связь, приводящая к самовозбуждению генератора. Од­нако самовозбуждение должно про­исходить на строго определенной час­тоте. Для этого в цепь обратной связи вводят фазовый RС-мост (R1—R₈, C1—С₂). Чтобы изменить частоту ге­нерируемых колебаний, достаточно изменить параметры любого из эле­ментов этого моста (R или С). Прак­тически это достигается одновре­менным изменением емкости блока конденсаторов C1 и С₂. Переключая резисторы R1—R₈, можно дополни­тельно расширить диапазон генери­руемых частот. Поскольку глубокая .положитель­ная обратная связь может вызвать перегрузку ламп Л1, Л₂ и, как след­ствие этого, искажение формы гене­рируемых колебаний, в возбудитель дополнительно вводят цепь отрица­тельной обратной связи. Она пред­ставляет собой делитель напряжения R9Л₄. Падение напряжения на лампе Л₄ должно быть немного меньше входного напряжения U_ВХ, подводи­мого к управляющей сетке лампы Л1 из цепи положительной обратной связи. Между сеткой и катодом Л1 в этом случае будет действовать на­пряжение, представляющее собой разность двух противоположных по фазе напряжений U_ВХ и Uк Регули­руя сопротивление резистора R₉, подбирают величину этого напряже­ния так, чтобы возбудитель работал устойчиво, а искажения формы гене­рируемых колебаний были мини­мальными.

Лампа накаливания Л4, включен­ная в катодную цепь Л1, выполняет роль стабилизатора амплитуды ге­нерируемых колебаний. В данном случае она равносильна нелинейному сопротивлению с положительным температурным коэффициентом.

Лампу накаливания можно заме­нить термистором ТП2/0,5. Этот тер­мистор, рассчитанный на рабочее напряжение 2 в, имеет пределы стабилизации 1,6—3,0 в, при мак­симально допустимом изменении на­пряжения 0,4 в. Его включают вместо резистора R₉, последовательно с потенциометром сопротивлением 5,1 ком, а лампу накаливания Л4 в катодной цепи Л1 заменяют обычным резистором сопротивлением 1 ком.

Напряжение обратной связи с анода лампы Л_2а, через конденсатор большой емкости С₅ и фазирующую цепь подается на управляющую сетку лампы Л1. Плавное изменение часто­ты генерируемых колебаний дости­гается с помощью блока конденсато­ров переменной емкости C1—C2. Сдвоенный переключатель П1—П₂ позволяет подключать различные со­противления R1 — R₈ в мостовой фильтр при переходе от одного под­диапазона частот к другому. Гене­рируемые возбудителем синусои­дальные колебания усиливает двух­каскадный усилитель НЧ, собранный на правом триоде Л2_б и пентоде Л₃, включенном как триод. Выходное на­пряжение генератора регулируют по­тенциометром R1₅ в цепи управляю­щей сетки лампы Л2_б. В оконечном каскаде усилителя НЧ используется катодный повторитель, который, как известно, имеет низкое выходное со­противление и потому хорошо согла­суется с различными нагрузками. К выходу катодного повторителя подключен делитель напряжения R20—R23 следующими степенями деления: 1 : 1; 1 : 10 и 1 : 100. Расчет сопротивления резисторов декадного делителя напряжения несложен. Из­вестно, что в цепи из последователь­но включенных резисторов падение напряжения на каждом из них про­порционально их сопротивлениям. В делителе из двух последовательно соединенных резисторов R1 и R₂ падение напряжения на каждом из них (U1 и U₂) можно определить, воспользовавшись соотношениями:

При определении величины сопро­тивления резистора R21 приходится учитывать также шунтирующее дей­ствие двух последовательно включен­ных резисторов R₂₂ и R_2з. Поэтому сопротивление резистора R21 должно иметь несколько большую величину, чем 1,1 ком, чтобы компенсировать влияние общего сопротивления дели­теля (R₂₂ + R_2з). Для определения ве­личины R21 можно воспользоваться соотношением:

Питается генератор от сети пере­менного тока напряжением 127 или 220 в. Напряжение питания анодных цепей всех ламп снимается с выхода мостового выпрямителя (Д1—Д4). Це­пи накала ламп питаются перемен­ным напряжением 6,3 в, снимаемым с обмотки III силового трансформатора Tp1. Неоновая лампа Л₅ служит ин­дикатором включения прибора.

Конструкция и детали генератора. Прибор смонтирован на дюралюми­ниевой угловой панели и помещен в такой же кожух размерами 145Х85Х85 мм. Мелкие детали и лампы ге­нератора расположены на гетинаксовой плате размерами 110Х80Х2 мм, которая с помощью двух угольников установлена вертикально на расстоянии 20 мм от заднего края угловой панели. Переключатели П1 и П₂ вместе со всеми резисторами и конденсаторами фазирующей цепи (кроме блока С1—С2) заключены в алюминиевый экран размерами 70 X 55 X 50 мм. Блок конденсаторов переменной емко­сти также экра­нирован (размер экрана 55 X 40 X22 мм) и примы­кает непосредст­венно к экрану пе­реключателей П1, П2. На переднюю па­нель прибора выведены ручки уп­равления блоком C1—С2 (установка частоты), переклю­чателя поддиапа­зонов П1—П2 и по­тенциометра R15 (регулировка ам­плитуды напряже­ния). Там же рас­положены гнезда ступенчатого делителя напряжения и индикаторная лампа Л₅.

Блок конденсаторов переменной емкости с твердым диэлектриком взят от радиоприемника «Гауя». Но можно использовать любой другой подходящий сдвоенный блок кон­денсаторов с твердым или воздушным диэлектриком. Подстроечный конден­сатор С₄ типа КГ1К-М, можно при­менить КПК-Т или КПК-1. Конден­сатор С₃ керамический, типа КГ-1, КД-1 или же слюдяной типа КСО-1, С₆—С₉ — типа МБМ или БМ. Элект­ролитические конденсаторы С10, С11 типа ЭТО-1, а С₅, С12 и С13 — типа ЭГЦ. Вместо конденсаторов типа ЭТО можно использовать ЭМ или КЭ-16, а вместо ЭГЦ — КЭ-1а Все резисторы типа МЛТ, потенциометры СГЮ-0,5. Переключатели П1—П2— малогабаритные одноплатные пере­ключатели на 4 положения. Каждый из них можно заменить любым дру­гим галетным переключателем. Об­мотки трансформатора Tp₁ намотаны на сердечнике из пластин Ш20, толщина набора 22 мм. Сетевая об­мотка I содержит 2320 витков про­вода ПЭЛ 0,15 с отводом от 1340-го витка (секция 127 в). Последующие 980 витков наматывают проводом ПЭЛ 0,12. Обмотка II имеет 1600 вит­ков провода ПЭЛ 0,12, обмотка Ill — 83 витка провода ПЭЛ 0,56.

При желании для монтажа мел­ких деталей и ламп можно изгото­вить печатную монтажную плату из фольгированного гетннакса

Налаживание и градуировка ге­нератора. Перед включением гене­ратора необходимо тщательно про­верить монтаж и затем, включив пи­тание, убедиться, что напряжения на электродах всех ламп соответствуют указанным на схеме. Если никаких ошибок в монтаже нет и все детали генератора исправны, он должен за­работать сразу же после включения. Подключив к выходным гнездам 1 : 1 телефоны пли громкоговоритель, проверяют наличие генерации па всех поддиапазонах. Желательно попутно проверить форму генерируе­мых колебаний с помощью осцилло­графа. Если синусоида искажена, регулируют сопротивление резистора R₉ в цепи обратной связи, добиваясь устранения искажений.

В дальнейшем налаживание при­бора сводится к регулировке порога и плавности возбуждения на всех четырех поддиапазонах так, чтобы генерация возникла при одном и том же положении движка резистора R₉. Это достигается введением в фазирую­щую цепь уравнивающих конденса­торов C2 и С₄. Их емкости подбирают так, чтобы они компенсировали влия­ние входной емкости лампы Л1, действующей параллельно с конден­сатором С₂. Это достигается регули­ровкой емкости подстроечного кон­денсатора С₄.

Затем следует убедиться в пере­крытии частоты на границах сосед­них поддиапазонов. Это можно конт­ролировать на слух, подключив к выходу генератора телефон. Вслед за этим надо проверить возможность установки одной и той же частоты па двух соседних поддиапазонах. В том случае, когда этого добиться не удает­ся, пли наоборот, перекрытие ока­зывается слишком велико, подбира­ют величины граничных частот соот­ветствующих поддиапазонов, изме­няя сопротивления резисторов —

Градуировать генератор лучше всего с помощью калиброванного прибора и осциллографа. Ври под- диапазонной градуировке генерато­ра используют метод фигур Лиссажу. Установив на контрольном ге­нераторе минимальную частоту пер­вого поддиапазона (20 гц), плавно изменяют частоту градуируемого ге­нератора до тех пор, пока на экране осциллографа не будет получена одна из неподвижных фигур. Лиссажу (например, круг при соотношении частот двух генераторов 1 : 1).

При отсутствии эталонного гене­ратора можно воспользоваться час­тотой сети как эталоном. Для этого осциллограф синхронизируют с час­тотой сети и подают на вход канала вертикального отклонения напряже­ние с выхода градуируемого генера­тора. Меняя частоту генерируемых колебаний, наблюдают за изображе­нием на экране осциллографа, пока не будет получено изображение од­ного периода синусоиды (частота 60 гц), затем двух (100 гц) и т. д. Таким образом можно получить ка­либровочные точки через каждые 50 гц. Установив частоту 200 или 500 гц, регулируют частоту разверт­ки осциллографа до тех пор, пока вновь не появится изображение одно­го полного периода. Так можно по­лучить калибровочные точки через 200 пли 500 гц. Используя этот ме­тод, можно проградуировать гене­ратор на всех поддиапазонах.

При некотором навыке можно про­градуировать генератор на слух с помощью камертонов пли рояля. У правильно настроенного рояля час­тота среднего «до» равна 265 гц. Каж­дое следующее «до» имеет по сравне­нию с предыдущим удвоенную часто­ту. Подбирая на слух совпадение вы­соты тона рояля и генератора, мож­но получить калибровочные точки на шкале генератора в диапазоне от 36 до 8000 гц. Ступенчатый делитель напряжения калибруют с помощью эталонного вольтметра. Для этого делитель от­соединяют от генератора, подают на него калиброванное напряжение (на­пример, 50 в) и затем проверяют пра­вильность его деления на выходных гнездах прибора и в случае необхо­димости изменяют сопротивления резисторов R21 и R22, (начав с R₂₃).