Производство  ->  Электроника и электротехника  | Автор: | Добавлено: 2015-05-28

Генератор колебаний звуковой частоты на транзистиорах

Физику хорошо знает тот школьник,

Который самостоятельно ставит опыты,

Еще лучше ее знает тот , кто сам делает

Приборы для этих опытов.

П. Л. Капица

С 2005 года я являюсь членом НОУ секции «физика».

Физическая секция – это структурное объединение учащихся , в состав которого входят конструкторское бюро, лекторское бюро, бюро занимательной физики и два отдела (административный , теоретический ).

Занятия всех подразделений секции физика проходят в кабинете физики МОУ СОШ № 14 с. Надежда , Шпаковского района , Ставропольского края , где находятся электроизмерительные приборы, учебно- наглядные пособия по электро и радиотехнике.

Свои первые знания об элементах электродинамики мы получали, пользуясь карманным электрическим фонарем. Потому что в нем есть все, без него не может быть электрической цепи, являющейся основой любого электроприбора, усилительного или радиоприемного устройства. Ведь знакомство с элементами электротехники нужно начать с «чтения» электрических схем.

Хотя детекторный приемник утратил свою былую значимость, мы его тоже собрали на занятиях нашей секции. Таким образом, сборка детекторного приемника и опыты с ним послужили для меня этапом на пути к конструированию транзисторного радиоприемника. Тут меня очень заинтересовала идея создания ГЕНЕРАТОРА колебаний звуковой частоты для индивидуальной тренировки радиоспортсмена.

Прежде чем заняться своими изобретениями, мне надо было хорошо изучить принцип работы транзисторов, так как этот элемент мы на кружковых занятиях часто использовали при конструировании усилителей и приемников. С этой целью я изучил специальную литературу, познакомился с существующими моделями действующих транзисторов различных групп и типов.

Изученный материал заинтересовал меня особенно тем, что имеющиеся звуковые генераторы имеют достаточно громоздкую принципиальную схему, в которую входят пять транзисторов,11 резисторов,5 конденсаторов. Поэтому я для себя выбрал разработку более простого варианта действующего звукового генератора, заменив в принципиальной схеме некоторые комплектующие элементы ( подробное описание приведено ниже).

Надеюсь, что разработанный мною вариант звукового генератора данного типа вызовет интерес и найдет применение в радиотехнике, например, для индивидуальной тренировки радиоспортсмена.

Звуковые генераторы

Транзистор как основной комплектующий элемент звуковых генераторов

Транзистор был изобретен в 1948г. за это изобретение американские ученые Дж. Бардин и У. Браттен, а также У. Шокли получили Нобелевскую премию

По исходному материалу транзисторы делятся на две основных группы: германиевые и кремневые. Германиевые транзисторы работают в диапазоне температур от –60 до –85С, кремневые- от –50 до 120-150С. по диапазону частот их делят на транзисторы низких, средних и высоких частот. Обозначение типов транзисторов состоит из трех элементов: первый – буква П (полупроводниковый триод, транзистор), второй – порядковый номер разработки, третий – соответствующая разновидность транзистора данного типа.

Транзистор может работать не только в режиме усиления, но и в режиме детектирования. Чтобы биполярный транзистор, работающий в режиме усиления, переключить на режим детектирования, надо лишь несколько уменьшить начальное напряжение смещения на его базе. Это свойство транзистора используется в пробнике, предназначенном для «прослушивания» на головные телефоны низкочастотных и высокочастотных цепей радиоприемника.

К появлению полупроводниковых триодов или транзисторов, применяемых для усиления тока или напряжения, привело использование двойного электронно-дырочного перехода. Транзистор представляет собой соединение трех полупроводников, например в такой последовательности:

Р-n-Р - к полупроводнику с электронной проводимостью (n) с двух сторон присоединяются полупроводники с «дырочной проводимостью» (Р)

Под действием электрического поля напряжением в 1,5В «дырки из эмиттера» впрыскиваются в промежуточный слой. Промежуточный слой называется «базой». Толщина промежуточного слоя очень мала – несколько микрон, и потому «дырки», проникшие в базу, не успевают нейтрализоваться ее электронами и проходят под действием поля правой батареи в третью часть триода – коллектор. Таким образом, через весь триод идет ток от эмиттера к коллектору почти одной величины. Незначительное изменение напряжения в цепи вызывает изменение тока как в эмиттере, так и в коллекторе. Благодаря большому нагрузочному сопротивлению в цепи коллектора напряжение на выходе изменяется значительно сильнее, чем напряжение, подаваемое на эмиттер.

Во многих радиоэлектронных устройствах применяются также выпрямители. Приведя в тесное соприкосновение два полупроводника с различным типом проводимости (Р и n), можно получить полупроводниковый диод, пропускающий ток в одном направлении (от Р к n ), их обозначение –

Крошечные по размерам полупроводниковые выпрямители и усилители позволяют применять их в самых маленьких радиоприемниках.

В этой схеме на эмиттерный Р-n-переход подается небольшое прямое напряжение Uэ, а на коллекторный Р-n-переход – обратное напряжение Uк в 10-20 раз большее.

Внутри транзистора ток эмиттера разветвляется на две части: ток коллектора и ток базы

Iэ=Iк+Iб

Так как толщина базы очень мала, то Iб составляет всего лишь0,001-0,1 тока эмиттера. Поэтому Iэ Iк. Это означает, что коллекторный ток определяется в основном током эмиттера и от изменения нагрузки почти не зависит. Это и позволяет использовать транзистор для усиления электрического напряжения.

Генератор колебаний звуковой частоты для группового изучения телеграфной азбуки

Для группового изучения телеграфной азбуки используется генератор, в котором роль самого генератора выполняет выполняет мультивибратор на транзисторах Т1 и Т2. Переменный резистор R3,включенный в базовые цепи обоих транзисторов , позволяет регулировать частоту , а значит и тон звука, примерно от 800 до 1000Гц. Колебания звуковой частоты , создающиеся на нагрузочном резисторе Rтранзистора Т2, через контакты переключателя И1 и конденсатор С3подаются на переменный резистор R6, выполняющий роль регулятора громкости , а с его движка – через конденсатор С4 на базу транзистора Е3 первого каскада усилителя. Верхнее положение движка резистора R6 соответствует наибольшей громкости. Предварительная запись сигналов телеграфной азбуки может быть использована для групповой тренировки спортсменов и необходима для проведения соревнований по приему радиограмм. Большая часть деталей мультивибратора и усилителя звуковой частоты можно смонтировать на текстолитовой и гетинаксовой плате размерами 150х60мм. Коэффициент передачи тока всех транзисторов может составлять 40-60. Налаживание усилительной части генератора сводится к проверке и подгонке рекомендуемых режимов работы транзисторов.

Генератор колебаний звуковой частоты для индивидуальной тренировки радиоспортсмена

Радиоспорт- это и прием и передача радиограмм знаками телеграфной азбуки. Любителей этого вида радиоспорта чаще всего называют скоростниками , потому что именно скорость приема и передачи телеграфной азбуки характеризует их мастерство.

Опираясь на изученный материал и на анализ работы имеющихся действующих моделей генераторов колебаний звуковой частоты, я пришел к выводу, что можно несколько упростить принципиальную схему генераторов данного типа и получить более упрощенную схему звукового генератора для индивидуальной тренировки радиоспортсменов в приеме и передаче ключом телеграфной азбуки. Принципиальная схема и конструкция изобретенного мною генератора. Это тоже мультивибратор , но в нем работают транзисторы разных структур: Т1- п-р-п; Т2—р-п-р. Частота генерируемых колебаний , а значит и тон звуковых сигналов , создаваемых телефонами Тф1, подключенными к разъему Ш1, можно изменять подбором резистора R1. Питается генератор от батареи напряжением 9В. Через разъем Ш2 к генератору подключают телеграфный ключ К1. Пока передние контакты телеграфного ключа не замкнуты ,цепь питания генератора разомкнута, и он бездействует. При нажатии на головку ключа цепь питания замыкается , генератор возбуждается , и в телефонах появляется звук. Кратковременному нажатию соответствует точка телеграфной азбуки, продолжительному – тире. Таким образом спортсмен качество своей работы

На ключе контролирует на головные телефоны.

Во втором варианте звукового генератора используется ИС1 К122УН1Б. В мнем микросхема работает как усилитель и генератор колебаний звуковой частоты.

Чтобы усилитель микросхемы превратить в генератор электрических колебаний частотой 800-1000 Гц, я между ее выходом и входом включил конденсатор емкостью 2200пФ. Он создает между выходом и входом ПОС по переменному току , благодаря которой усилитель возбуждается. При этом в головных телефонах Тф1,подключенных к выходу микросхемы , будет слышен звук средней величины. Желательный тон звука устанавливают подбором конденсатора С2: чем меньше его емкость , тем выше тон звука. Мультивибратор генерирует электрические колебания , близкие по форме к прямоугольным. Но кроме колебаний основной частоты ,мультивибратор генерирует множество гармоник( «мульти» означает много)

Я считаю , что изобретенные мною генераторы колебаний звуковой частоты для индивидуальной тренировки радиоспортсмена найдут широкое применение в радиоспорте.

И в заключении мне еще раз хочется вернуться к теме «Электропитание малогабаритных радиоустройств». Оно осуществляется гальваническими элементами, батареями, малогабаритными аккумуляторами и преобразователями напряжения.

При выборе гальванических элементов или батарей следует обращать внимание на дату их изготовления, так как эти источники питания сохраняют свои характеристики в течение определенного времени.

Основные характеристики аккумуляторов такие же,, как и для гальванических элементов. Только здесь надо учитывать коэффициент отдачи емкости, который зависит от среднего значения напряжения во время заряда и разряда. Во избежание выхода из строя батареи нельзя допускать глубокого разряда отдельных аккумуляторов, запрещается разряжать и заряжать аккумуляторы, соединенные параллельно.

А когда для питания малогабаритной измерительной аппаратуры требуется напряжение , более высокое по сравнению с напряжением аккумулятора, нужно пользоваться генераторами высоких и звуковых частот, генераторами высокочастотных колебаний.

Основными параметрами звукового генератора являются : диапазон частот 20Гц-200кГц. , емкость конденсатора- 2200пФ.

Малосигнальные параметры, характеризующие работу транзистора при воздействии малого сигнала;

• Высокочастотные параметры. Предельные частоты определяются по значению параметра, соответствующего пределу, выше которого транзистор не может быть использован как усилительный элемент.

В изобретенных мною генераторах колебаний звуковой частоты учтены все выше перечисленные параметры.

Изобретенные мною генераторы колебаний звуковой частоты для индивидуальной тренировки радиоспортсмена найдут широкое применение в радиоспорте.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)