Общие принципы работы лампового генератора

Вынужденные электрические колебания, которые мы до сих пор рассматривали, возникают под действием переменного напряжения, вырабатываемого генераторами на электростанциях. Однако такие генераторы не способны создавать применяемые в радиотехнике колебания высокой частоты, так как для этого потребовалась бы чрезмерно большая скорость вращения роторов. Колебания высокой частоты получают с помощью других устройств, одним из которых является так называемый ламповый генератор. Он назван так потому, что одной из его основных частей является трехэлектродная электронная лампа - триод.
Рис. 2.27
Ламповый генератор представляет собой автоколебательную систему, в которой вырабатываются незатухающие колебания за счет энергии источника постоянного напряжения, например батареи гальванических элементов или выпрямителя. В этом отношении ламповый генератор подобен часам, в которых незатухающие колебания маятника поддерживаются за счет энергии поднятой гири или сжатой пружины.
Ламповый генератор содержит колебательный контур, состоящий из катушки с индуктивностью L и конденсатора емкостью С. Известно, что если конденсатор зарядить, то в контуре возникнут затухающие колебания. Чтобы колебания не затухали, нужно компенсировать потери энергии за каждый период.
Пополнять энергию в контуре можно, подзаряжая конденсатор. Для этого надо контур периодически подключать на некоторый промежуток времени к источнику постоянного напряжения. Конденсатор должен подключаться к источнику только в те интервалы времени, когда присоединенная к поло-жительному полюсу источника обкладка конденсатора заряжена положительно, а присоединенная к отрицательному полюсу - отрицательно (рис. 2.27). Только в этом случае источник подзаряжает конденсатор, пополняя его энергию. При этом электрическое поле зарядов на обкладках конденсатора совершает отрицательную работу и энергия конденсатора уве-личивается.
Если же ключ замкнуть в момент времени, когда знаки зарядов на обкладках конденсатора соответствуют рисунку 2.28, то электрическое поле зарядов, имеющихся на обкладках кон-
денсатора, будет совершать положительную работу. Энергия конденсатора при этом уменьшается; конденсатор частично разряжается.
Следовательно, источник постоянного напряжения, все время подключенный к контуру, не может поддерживать в нем незатухающие колебания. Половину периода энергия бу-дет поступать в контур, а в следующую половину периода - уходить из него.
Но если с помощью ключа подключать источник тока к колебательному контуру лишь в те полупериоды, когда происходит передача энергии в контур (см. рис. 2.27), то установятся незатухающие колебания. Понятно, что для этого необходимо обеспечить автоматическую работу ключа (или клапана, как его часто называют). Поскольку речь идет о колебаниях очень высокой частоты, то ключ должен обладать огромным быстродействием. В качестве такого практически безынерционного ключа используется триод (рис. 2.29).
В анодной цепи, в которую включен колебательный контур, должен протекать ток в те промежутки времени, когда обкладка конденсатора, присоединенная к положительному полюсу источника, заряжена положительно. Для этого колебания в контуре должны управлять потенциалом сетки ис, регулирующим силу тока в анодной цепи. Необходима, как говорят, обратная связь.
Обратная связь в ламповом генераторе, схема которого приведена на рисунке 2.29, является индуктивной. В цепь сетки включена катушка Lc, индуктивно связанная с катушкой колебательного контура. Колебания силы тока в контуре вследствие явления электромагнитной индукции приводят к
Направление обхода

Рис. 2.29
колебаниям напряжения на концах катушки Lc и тем самым к колебаниям потенциала сетки триода.
Выберем в качестве положительного направления обхода анодной цепи генератора направление против часовой стрелки. Напряжение на конденсаторе контура в этом случае равно разности потенциалов между нижней обкладкой конденсатора, присоединенной к положительному полюсу анодной батареи G, и верхней обкладкой.
Сила тока в контурной катушке отстает по фазе на л/2 от колебаний напряжения на контуре (это напряжение равно напряжению на конденсаторе). ЭДС индукции в катушке Lc (а значит, и напряжение между сеткой и катодом) согласно закону электромагнитной индукции сдвинута по фазе относительно колебаний силы тока в катушке контура тоже на л/2. В зависимости от порядка подключения концов катушки Lc к сетке и катоду лампы сдвиг фаз напряжения на участке сетка - катод равен либо +л/2, либо -л/2. В первом случае колебания напряжения на сетке совпадают по фазе с колебаниями напряжения на конденсаторе. Это означает, что в момент, когда нижняя пластина конденсатора заряжена положительно, сетка также заряжена положительно относительно катода лампы. Лампа при этом отперта, и ток в анодной цепи, созданный батареей G, подзаряжает конденсатор. В момент, когда нижняя пластина конденсатора заряжена отрицательно, потенциал сетки оказывается ниже потенциала катода и лампа запирается. Анодная цепь размыкается, и конденсатор не раз-ряжается через анодную цепь. Это и является необходимым условием работы генератора.
При переключении концов катушки Lc напряжение на сетке меняет фазу на л. Сетка оказывается заряженной положи-тельно, когда нижняя пластина конденсатора заряжена отрицательно (и наоборот). Анодный ток в лампе при этом разряжает конденсатор, а не подзаряжает его. В этих условиях генератор работать не будет.
После замыкания анодной цепи конденсатор заряжается и в контуре начинаются колебания. Их амплитуда нарастает до тех пор, пока потери энергии в контуре не будут в точности компенсироваться поступлением энергии из анодной цепи. Эта амплитуда прямо пропорциональна напряжению на полюсах источника тока. Увеличение напряжения источника увеличивает «толчки» тока, подзаряжающего конденсатор контура.
Частота колебаний в контуре определяется индуктивностью L катушки и емкостью С конденсатора контура согласно формуле Томсона:
При малых L и С частота колебаний велика.
Обнаружить возникновение колебаний в генераторе (возбуждение генератора) можно с помощью осциллографа, подав на его вертикально отклоняющие пластины напряжение с конденсатора. Если поменять местами концы катушки Lc, присоединяемые к сетке и катоду, генератор работать не будет.
«Ламповые генераторы имеются на мощных передающих радиостанциях и входят в состав других радиотехнических устройств.

В 1913 г. А. Мейснер изобрел замечательный способ генерирования незатухающих электрических колебаний посредством электронной лампы (§ 53). Схема электронно-лампового генератора колебаний показана на рис. 405. Колебательный контур подключен к аноду и катоду трехэлектродной лампы. Рядом с катушкой колебательного контура на том же каркасе намотана вторая катушка, один конец которой также присоединен к катоду лампы, а другой конец присоединен к сетке лампы. При правильном выборе режима лампы эта установка после начального «толчка», сообщенного замыканием цепи, дает незатухающие электрические колебания с частотой, определяемой емкостью и самоиндукцией контура.

Рис. 405. Схема использования триода для самовозбуждения незатухающих электрических колебаний.

Самовозбуждение колебания производится электронной лампой следующим образом. В начальный момент вслед за замыканием цепи анода электронный поток устремляется внутри лампы от катода к аноду и во внешней цепи от анода через катушку контура 1 к катоду. Быстро нарастая, ток создает, проходя через катушку контура, магнитное поле, которое в момент своего образования индуцирует в катушке сетки 2 электродвижущую силу такого направления, что сетка лампы приобретает по отношению к катоду положительный потенциал. Появление положительного потенциала на сетке мгновенно увеличивает ток, проходящий через лампу и через катушку

контура. Это влечет за собой новое резкое (еще более быстрое, чем в первый момент по замыкании цепи) возрастание магнитного поля. В катушке сетки вновь индуцируется электродвижущая сила такого же, как и раньше, направления, но еще большая по величине, пропорционально большей скорости возрастания магнитного поля; положительный потенциал сетки увеличивается. Увеличение положительного потенциала сетки мгновенно сказывается в увеличении анодного тока и т. д. Таким образом, в рассмотренной первой стадии процесса увеличение тока заряжает положительно сетку, что в свою очередь усиливает ток.

Но эта первая стадия процесса вскоре приводит к «кризису» и обрывается. Она обрывается тогда, когда на какой-то ступени возрастания тока скорость возрастания тока окажется меньшей, чем бывшая на предыдущей ступени. Магнитное поле контурной катушки, возрастая с меньшей скоростью, чем раньше, дает в сеточной катушке электродвижущую силу такого же, как раньше, направления, но уже меньшей величины. Потенциал сетки, оставаясь положительным, уменьшится, что вызовет уменьшение тока и остановку роста магнитного поля контурной катушки. Электродвижущая сила в сеточной катушке теперь не индуцируется, а потенциал сетки мгновенно падает до нуля. Вследствие этого ток резко уменьшается, магнитное поле контурной катушки быстро убывает и индуцирует в сеточной катушке электродвижущую силу, направленную противоположно прежнему. Сетка приобретает большой отрицательный потенциал и сразу «запирает» лампу - приостанавливает ток через нее, превращает ее в непроводник. Таким образом, во второй стадии (более короткой, чем первая) происходит кризисное падение потенциала сетки, завершающееся тем, что сетка получает большой отрицательный потенциал и запирает лампу.

Теперь выступает на сцену конденсатор контура. Лампа заперта, а контурная катушка запасла магнитную энергию Магнитное поле катушки, исчезая, создает экстраток, который заряжает конденсатор; поток электронов, которому прегражден путь через лампу, сосредоточивается на пластинах конденсатора, приключенных к катоду.

Пластины, приключенные к аноду, приобретают высокий поло жительный потенциал. Этим завершается третья стадия.

В последующий момент времени происходит разряд конденсатора. Через контурную катушку электронный поток устремляется обратно к аноду; хотя магнитное поле катушки опять нарастает, но его полярность противоположна прежней, и поэтому электродвижущая сила, индуцируемая в сеточной катушке, имеет такое направление, что потенциал сетки остается отрицательным; лампа продолжает быть запертой. К моменту, когда потенциалы на клеммах конденсатора сравняются, магнитное поле катушки достигнет максимума (конец четвертой стадии).

С этого момента, в связи с переходом от роста магнитного поля к его убыванию, изменяется направление электродвижущей силы, индуцируемой в сеточной катушке. Сетка, как и в первой стадии, приобретает положительный потенциал и открывает лампу, но лампа еще некоторое время бездействует, так как электродвижущая сила самоиндукции контурной катушки компенсирует электродвижущую силу батареи; напряжение на аноде мало и соответственно мал анодный ток. Магнитное поле контурной катушки, исчезая, гонит электроны к пластинам конденсатора, подключенным к аноду; туда же вскоре устремляется поток электронов, идущий из начинающей действовать лампы. Мгновенно здесь возникает высокий от рицательный потенциал (конец пятой стадии).

В последующую, шестую, стадию процесса повторяются с возросшей интенсивностью явления, происходившие в первой стадии: в контурной катушке одновременно протекают ток разряда конденсатора и ток, идущий через лампу.

Рис. 406. Трехточечная схема лампового Генератора колебаний

Чем сильнее «самораскачиваются» электрические колебания в ламповом генераторе, тем крепче в нужный момент оказывается заперта лампа высоким отрицательным потенциалом сетки. Рассеяние энергии при колебаниях автоматически восполняется за счет энергии анодной батареи. Амплитуда колебаний лимитируется мощностью лампы; для увеличения мощности подключают параллельно несколько ламп.

Генераторные электронные лампы, рассчитанные на мощность имеют ток насыщения, превышающий 5-10 а при анодном напряжении

В рассмотренной нами классической схеме Мейснера напряжения, подаваемые на сетку лампы, берутся (в данном случае посредством индуктивной связи катушек 1 и 2) из цепи анода. Такой принцип возбуждения напряжений в цепи сетки заимствованием их из цепи анода называют принципом обратной связи. Возможны различные видоизменения схемы. Вместо индуктивной обратной связи может быть применена емкостная обратная связь. Часто применяют так называемую трехтэчечную схему, в которой сеточной катушкой служит часть контурной катушки (рис. 406).

Математический анализ самовозбуждения колебаний показывает, что взаимная индуктивность катушек, обеспечивающих обратную связь, должна быть не меньше величины, определяемой неравенством

где активное сопротивление, емкость и индуктивность колебательного контура анодной цепи, коэффициент усиления и крутизна сеточной характеристики лампы.

Таким образом, самовозбуждение колебаний наступает при тем меньшей величине взаимной индуктивности обратной связи, чем больше коэффициент усиления и крутизна лампы и чем меньше все параметры колебательного контура: его активное сопротивление, емкость и индуктивность.

Питание ламповых генераторов осуществляют часто от динамо-машин, дающих ток для накала ламп и высокое напряжение для питания анодных цепей. Часто пользуются обычным переменным током: накал нитей подогревных ламп может производиться непосредственно переменным током, получение же высокого напряжения для питания анодных цепей производится применением трансформатора и лампового выпрямителя (кенотрона).

Так как на частоту генерируемых в контуре колебаний некоторое влияние оказывает режим работы лампы, то во избежание случайных изменений частоты, связанных с изменением режима работы лампы, применяют так называемые пьезокварцевые стабилизаторы частоты.

Небольшую пластинку, вырезанную надлежащим образом из кристалла кварца (§ 23), помещают в конденсатор К, подключенный к сетке лампы (рис. 407). Электрические колебания вызывают вынужденные механические колебания пьезокварцевой пластинки. Когда частота колебаний потенциала, подведенных к пластинке, близка к собственной частоте механических колебаний пластинки, происходит резонансное раскачивание колебаний пластинки. Колебательные изменения толщины пьезокварцевой пластинки сопровождаются в свою очередь появлением на ее гранях зарядов, изменение величины и знака которых поддерживает колебания потенциала на пластинах сеточного конденсатора К. Таким образом, случайные изменения частоты электрических колебаний, подведенных к конденсатору К, почти не сказываются на колебаниях потенциала сетки, которые происходят синхронно с собственными колебаниями пьезокварцевой пластинки. Затухание колебаний пьезокварцевой пластинки очень мало, декремент затухания меньше одной десятитысячной.

В схеме, показанной на рис. 407, обратная связь осуществляется через конденсатор небольшой емкости С. При генерировании высокочастотных колебаний межэлектродная емкость (анод-сетка в генераторной лампе) часто оказывается достаточной для реализации обратной связи и заменяет конденсатор С. Сопротивление препятствует появлению на сетке больших (превышающих расчетное значение) отрицательных потенциалов, заряды стекают по этому сопротивлению.

Применение пьезокварцевых стабилизаторов позволяет поддерживать частоту ламповых генераторов колебаний постоянной с точностью до миллионных долей. Это используется в пьезокварцевых часах, которые представляют собой ламповый генератор колебаний с частотой колебаний, стабилизированной пьезокварцем, и с устройством для автоматического счета числа совершившихся колебаний. Пьезокварцевые часы несравненно точнее лучших хронометров. Они измеряют время с точностью до С помощью пьезокварцевых часов были обнаружены и изучены незначительные неравномерности скорости суточного вращения Земли.

Рис. 407. Ламповый генератор колебаний с пьезокварцевым стабилизатором частоты

Наряду с ламповыми генераторами, - создающими гармонические колебания напряжения, часто применяются ламповые генераторы импульсов напряжения, резко отличающихся по форме от синусоидальных. Такие так называемые релаксационные колебания служат, в частности, для управления электронным лучом в осциллографах и телевизионных трубках. Пилообразные по форме импульсы напряжения подводятся (в телевизионных трубках) к катушкам, создающим магнитное поле, отклоняющее луч, или (в осциллографах) к конденсатору, между пластинами которого проходит электронный луч, что позволяет получать равномерные во времени отклонения луча, прочерчивающего на экране

прямую линию-развертку луча. На рис. 408 показана схема лампового генератора, создающего пилообразные импульсы напряжения. Здесь два триода, объединенных в одном баллоне, причем сетки их соединены. Существенно, что анодная цепь первого триода (блокинг-генератора) весьма сильно связана с сеточной цепью через трансформатор, имеющий для увеличения взаимоиндукции железный сердечник. Колебания в сеточной цепи определяются появлением заряда на конденсаторе и стекэнием этого заряда через сопротивление на землю; чем меньше постоянная времени этой цепи тем быстрее разряжается конденсатор сетки

Рис. 408. Блокинг-генератор и генератор пилообразных импульсов напряжения.

Если в начальный момент потенциал сетки был отрицателен и лампа блокинг-генератора (левый триод) была заперта, то, когда конденсатор разрядится, через лампу проходит быстро возрастающий ток; это быстрое возрастание тока обеспечивается тем, что при увеличении тока через трансформатор на сетку подается положительное напряжение (при включении обмоток трансформатора следует подобрать правильную полярность). Далее, существенно, что лампа блокинг-генератора работает в таком режиме, когда большому анодному току соответствует весьма большая утечка электронов через сетку; благодаря этому току сетки вслед за положительным выбросом (кривая 1 на рис. 408) напряжение на сетке быстро снова становится отрицательным и лампа блокинг-генератора вновь оказывается запертой. Напряжение на аноде второго триода (кривая 2 на том же рисунке) резко и глубоко падает каждый раз, когда начинает проходить ток через лампу, так как в цепь анода включено большое сопротивление (порядка Когда же лампа оказывается запертой, напряжение восстанавливается, возрастая приблизительно линейно, и с тем большей скоростью, чем меньше постоянная времени анодной цепи

Современный радиоприемник трудно наладить без соответствующей измерительной 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 и промежуточной частоты, проверить сопряжение контуров в супергетеродинном приемнике, определить собственную частоту колебательных контуров и провести ряд других измерений.

Принципиальная схема

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 немодулированные 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
• 5,5 - 16 Мгц.

Величина выходного напряжения на выходе сигнал-генератора может достигать 0,8 — 1 В и 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 L1— L5, одним из подстроечных конденсаторов С1— С5 и переменным конденсатором С7, Переход с одного поддиапазона на другой осуществляется с помощью переключателя В1. Постоянное напряжение на анод лампы подается через резистор R3. Плавное изменение частоты производится конденсатором переменной емкости С7. Функции гридлика выполняют конденсатор С6 и резисторы R1, R2. По высокой частоте анод 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 В3.

В схеме сигнал-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, содержащая 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» на 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 10 раз, что при установке плавного делителя в положение, соответствующее 0,1 в, позволяет получить наименьшее напряжение порядка 10 мкв.

Следует отметить, что в сигнал-генераторе 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 рис. 1 указаны фактические значения сопротивлений резисторов R4— R11. Они подбираются из ближайших номиналов резисторов, выпускаемых нашей промышленностью.

Напряжение низкой частоты для проверки различных усилительных низкочастотных устройств снимается с потенциометра R13 и поступает на гнездо НЧ. Резистор R17, являясь сопротивлением утечки сетки, одновременно уменьшает реакцию нагрузки на режим работы низкочастотного генератора.

Выпрямитель смонтирован по обычной однополупериодной схеме на двух германиевых диодах Д1 и Д2. Для уменьшения вероятности пробоя диодов последние зашунтированы резисторами R18, R19. Переключение обмотки трансформатора Тр1 для работы от сети с различными напряжениями осуществляется предохранителем Пр. Фильтр выпрямителя двухзвениый и состоит из конденсаторов С13, С14 и резисторов R15, R16.

Детали и конструкция

Сигнал-генератор смонтирован на угловом шасси из 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 (универсаль), 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 лицендрат 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 намотки, 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 намотки внавал необходимо сделать щечки. Число витков в этом случае будет отличаться от указанных.

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

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

Трансформатор Тр1 имеет сердечник Ш22, толщина набора 32 мм. Сетевая обмотка состоит из двух секций. Секция I содержит 763 витка провода ПЭЛ 0,31, секция II—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», «Волна», 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 на горизонтальной панели размером 200Х 120 мм. В зависимости от типа примененных деталей размеры шасси могут изменяться.

Налаживание

Налаживание прибора начинают с проверки генерации, прослушивая сигнал на заведомо исправном приемнике. Для этого с помощью отрезка коаксиального кабеля, иа конце которого имеется специальный штекер, 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 несколько падает, генератор работает. Обычно при исправных деталях и лампе он сразу начинает работать.

Работу звукового генератора легко проверить путем подачи низкочастотного напряжения с выхода сигнал-генератора на гнезда звукоснимателя вещательного приемника. Требуемая частота генерации устанавливается изменением емкости конденсаторов C11, 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 участка 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 подстроечного конденсатора С1 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 ниже частоты (250 кгц) на конце 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 на 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 можно регулировать выходное напряжение от 10 мв до 10 в. Коэффициент нелинейных искажений ие превышает 3%. Точность измерения выходного напряжения 3%.

Принципиальная схема

Как видно из рис. 1, звуковой генератор состоит из двухкаскадиого возбудителя Л1, 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 С6. 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 С3, С4.

Напряжение, воздействующее на управляющую сетку левого триода Л1, снимается с параллельного участка делителя R7. С3, С4. Применение частотнозависимого делителя позволяет получить условия самовозбуждения только для одной частоты, при которой сдвиг фаз между напряжением положительной обратной связи на управляющей сетке левого триода (делителе R7, СЗ, С4) и аноде правого триода Л1 равен нулю. 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 СІ, С4, а скачкообразное — переключателем В1, который изменяет величины резисторов, входящих в цепочки делителя (R5, R6 и R12, R13; R3, R4 и R10, R11; R1, R2 и R8, R9).

Как показывают расчеты, при любой частоте и а 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 Л3, 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 на вход катодного повторителя, собранного на 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 на 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.

Детали

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

Расположение деталей на шасси показано иа рис. 2. Шасси размером 180X X 170x63 мм изготавливают из алюминия толщиной 2 мм. К нему прикреплена передняя панель размером 150Х 180 мм. Вид со стороны передней панели показан на рис. 3, со стороны монтажа — на рис. 4. Возможно и другое расположение деталей, однако следует стремиться, чтобы трансформатор питания Тр1 был максимально удалей от сеточных цепей лампы Л1.

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

Лампы Л3, 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». Можно 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 (R1, R2, R8, R9 и т. д.). Налаживание генератора начинают с проверки работы выпрямителя. Под нагрузкой напряжение на выходе выпрямителя должно быть равно 280—320 в. Ток, потребляемый прибором от выпрямителя, должен лежать в пределах 30—35 ма.

После этого к выходу генератора (1/1—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 на 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.

Делитель напряжения при точном выборе значений, указанных иа схеме резисторов, никаких подгонок не требует. Следует лишь учесть, что необходимое ослабление, которое дает делитель, будет иметь место лишь в том случае, если со,-противление нагрузки в несколько раз превышает сопротивление делителя, к которому эта нагрузка присоединяется.

Стабильный диапазонный генератор в радиолюбительской практике до сих пор проблемой номер один является стабильность частоты генераторов с плавной настройкой. Каждый коротковолновик знает, как неприятно, а иногда и трудно работать с корреспондентом, когда частота его передатчика «ползет» вверх или вниз. Это особенно ощутимо при работе CW или SSB. Но кроме субъективного фактора, имеется и официальное положение, которое жестко определяет стабильность частоты коротковолновой радиостанции. Уход частоты генератора в радиолюбительской практике не всегда вызван небрежностью конструктора-оператора: работой на коротких волнах занимаются люди различного возраста и профессий, обладающие различной степенью специальной подготовки.

В лабораторных условиях в результате анализа и многочисленных экспериментов была выбрана схема задающего стабильный диапазонный генератор, который и предлагается вниманию читателей. Этот генератор может быть использован также в качестве гетеродина в приемнике, в измерительной аппаратуре и пр. При выборе схемы генератора был рассмотрен ряд кривых, характеризующих уход частоты в зависимости от изменения напряжения питания различных схем ламповых генераторов, описанная ниже схема обладает наибольшей стабильностью. Остальные факторы, влияющие на стабильность частоты лампового генератора, учтены и скомпенсированы известными способами, Очевидно, будет удобнее это проследить непосредственно на предложенной схеме (рис.).

Весь содержит три каскада: собственно генератор на лампе 6Н15П (Л1), катодный повторитель и усилитель на лампе 6Ф1П (Л2).

Собственно стабильный диапазонный генератор

собран по схеме с отрицательным сопротивлением. Работа генераторов с отрицательным сопротивлением достаточно полно освещена в литературе (например, см. А. А. Куликовский «Новое в технике любительского радиоприема», Томас Мартин «Электронные цепи»). По сути, схема представляет собой несимметричный мультивибратор, в одну из цепей которого включен реактивный элемент. Прямая связь между триодами генератора осуществляется через -тод; положительная обратная связь, необходимая для возникновения генерации, - с анода правого (по схеме) триода на сетку левого триода.

Здесь необходимо остановиться на-одной очень существенной детали, не акцентируемой в литературе. Эта деталь главным образом влияет на работу генератора и на которую многие конструкторы не обратили внимания и вынуждены были отказаться от него.
Дело заключается в том, что, как уже отмечалось выше, прямая связь между триодами генератора осуществляется через катод. Таким образом катодная нагрузка будет являться нагрузкой и по перемеменному и по постоянному току. Что получится в том случае, если в катоде будет стоять только активное сопротивление? В первую очередь величина этого сопротивления будет подбираться, чтобы обеспечить нужный режим каскада.

Практически его величина не превысит 2-3 ком. В свою очередь это сопротивление является нагрузкой и для высокочастотного напряжения. И здесь, как правило, оказывается, что его величина слишком мала и не обеспечивает достаточной передачи ВЧ энергии на правый по схеме триод. Кроме того, это сопротивление значительно шунтирует контур генератора, сильно снижая его добротность, ухудшая и без того тяжелые условия возбуждения. Проанализировав подобным образом схему стабильный диапазонный генератор, можно прийти к простому решению: последовательно с катодным сопротивлением нагрузки включить ВЧ дроссель. Теперь комплексная катодная нагрузка будет складываться по постоянному току.

В общем же случае емкость конденсатора C1 может быть выбрана в пределах нескольких пикофарад. Генерация получается такой устойчивой, что при снижении анодного напряжения до 10 в на катодном дросселе остается напряжение ВЧ около 1,5 в. Возвращаясь к конкретным данным приведенной схемы, отметим, что положительное изменение емкости контура генератора от нагрева во время работы компенсируется конденсатором С3 (КТК голубой). Конденсатор С3 должен быть обязательно КСО-2 группы «Г». Конденсатор C1 - типа КТК голубой.

Для большего повышения стабильности целесообразно снимать напряжение ВЧ на следующий каскад именно с дросселя катодной нагрузки, а не с какой-нибудь другой точки схемы по следующим соображениям: снимая ВЧ напряжение непосредственно с контура генератора, с анода правого триода или-непосредственно с катода генератора, нарушаем стабильность колебаний. Снимая сигнале катодного дросселя, мы практически полностью изолируем генератор.

Здесь особенно видно, насколько оправдана именно такая последовательность включения сопротивления и дросселя в катод генератора. В самом деле, цепь катодной нагрузки в нашем случае для ВЧ можно представить как делитель, состоящий из двух последовательных сопротивлений: R1, которое в зависимости от типа лампы и выбранного режима генератора может быть от нескольких ом до 2-3 ком; и реактивного сопротивления дросселя Rx, которое в лучшем случае несоизмеримо велико по сравнению с R1 (рис.)Таким образом для ВЧ сигнала величина R1 в нашем делителе получается очень малой, и можно полагать, что в лучшем случае по ВЧ Uвх будет равно Uвых, или, иными словами, снимаемое напряжение ВЧ с дросселя будет равно напряжению ВЧ на катоде генератора. Однако в реальных условиях, разумеется, сопротивление дросселя по ВЧ будет иметь конкретное значение в силу конечных параметров последнего и влияния схемы в целом.

Но тем не менее его величина будет гораздо больше R1 и проигрыш в снимаемом напряжении будет незначительным. В то же время сопротивление R1 защищает в значительной степени от возможного вмешательства в цепь связи, обеспечивающую работу генератора. Чтобы еще больше «развязать» стабильный диапазонный генератор от последующих каскадов, имеется буферный каскад, собранный по схеме катодного повторителя на триоде лампы Л2. Как известно, катодный повторитель обладает высоким входным сопротивлением и практически не шунтирует дроссель Др1. Необходимо отметить еще одно достоинство этого генератора.

При соответственно выбранном режиме он обладает малым процентом гармоник. В большинстве случаев даже вторую гармонику не удавались замерить. Это является весьма положительным качеством, особенно при использовании подобного генератора в качестве гетеродина в приемнике с несколькими преобразователями или как VFO в SSB передатчике, где возникает опасность появления комбинационных частот или интерференционных свистов.

Однако в описываемом стабильный диапазонный генератор имеется в виду дальнейшее умножение частоты для получения всех любительских диапазонов, для этой цели после катодного повторителя следует каскад усилителя на основной частоте (80 м любительский диапазон), собранный на пентодной части лампы Л2. Для замера ухода частоты генератора использовался декадный счетчик ЭЧ-1, так как, например, волномером 526У вообще не удалось замерить уход частоты при часовой проверке. Основной замер производился после двадцатиминутного прогрева. Уход частоты за первые 15 минут замера составлял: 3 645 282- 3 645 245 гц-37 гц! За следующие 15 минут уход частоты составил 33 гц.

Необходимо заметить, что при эксперименте было стабилизировано только анодное напряжение. Экран контура задающего генератора (L1) находился около экрана лампы генератора на расстоянии 22 мм. Контур был выбран заведомо с невысокой добротностью Q = 60. Он имел 60 витков провода ПЭ 0,29, намотанных виток к витку на полистироловом каркасе диаметром 8 мм, и был заключен в латунный экран диаметром 21 мм (катушка L2 намотана на таком же каркасе с таким же экраном с настройкой ферритовым сердечником и имела 37 витков провода ПЭЛШКО 0,2, намотка «универсалы), ширина намотки 4 мм). Можно утверждать, что если принять дополнительные меры; стабилизировать накал генераторной лампы барретором, применить контур задающего генератора с высокой добротностью, как можно лучше изолировать контур генератора в тепловом отношении, то стабильность будет еще выше.

В заключение остановимся на примененном здесь способе манипуляции. Манипуляция производится не срывом генерации, как обычно, а уводом частоты в сторону, за пределы пропускания контуров передатчика. Это осуществляется миниатюрным реле РЭС-10 (возможно использовать реле РЭС-9), которое имеет размеры 10Х 16 X 19 мм, весит 7,5 г, работает при температуре до +125° С и относительной влажности до 98%. При этом является малоемкостным и имеет время срабатывания 5 мсек. Это реле и процессе манипуляции подключает к контуру стабильный диапазонный генератор конденсатор Са, уводя частоту генератора в сторону, но не срывая ее.

Проверка производилась субъективно при помощи волномера 526У. При манипуляции не было замечено ни малейшего «хлюпания», ни каких бы то ни было других нежелательных явлений. Полностью отсутствуют щелчки. Произведенный эксперимент позволяет утверждать, что подобный метод манипуляции может быть рекомендован коротковолновикам, как простой, высококачественный и весьма эффективный.