ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 2009 года по МПК H03B5/00 

Изобретение относится к области радиотехники, измерительной техники и решает задачу генерации высокочастотных (ВЧ) синусоидальных колебаний.

Известен LC-генератор синусоидальных колебаний [Петин Г. Высокостабильный двухточечный генератор. - Радиолюбитель, 1997, №7, с.34], включающий LC-контур, биполярный и полевой транзисторы разного типа проводимости и три резистора, задающие режимы работы транзисторов по постоянному току.

Недостатком аналога является невозможность генерации высоких (десятки МГц и более) частот и сложность настройки устройства, так как для получения неискаженного синусоидального сигнала заданной амплитуды приходится подбирать величины сразу трех резисторов.

Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является высокочастотный генератор на базе дифференциального усилительного каскада в петле положительной обратной связи [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982. - с.297.], включающий два транзистора одного типа проводимости, резистор и LC-контур, причем эмиттеры транзисторов соединены между собой и подключены к первому выводу резистора, на второй вывод которого подано напряжение питания соответствующей полярности, коллектор первого транзистора и база второго транзистора подключены к общему проводу, коллектор второго транзистора соединен с первым выводом LC-контура и с базой первого транзистора, а второй вывод LC-контура подключен к общему проводу,

Недостатком данного устройства является сложность его настройки, так как для устойчивой генерации неискаженного синусоидального сигнала заданной амплитуды необходимо с высокой точностью подбирать величину резистора, определяемую добротностью LC-контура, крутизной передаточных характеристик используемых транзисторов, генерируемой частотой и напряжением питания.

Вышеуказанные недостатки устраняются тем, что высокочастотный генератор синусоидальных колебаний с дифференциальным усилительным каскадом на первом и втором транзисторах и LC-контуром, содержит резистивную цепь на входе первого транзистора, задающую режим его работы по постоянному току, резистивную цепь на входе второго транзистора, задающую режим его работы по постоянному току, а дифференциальный усилительный каскад выполнен на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, причем первый из них биполярный, а второй полевой, при этом эмиттер биполярного транзистора соединен с одним из выводов переменного резистора и шунтирующего конденсатора, вторые выводы которых подключены к истоку полевого транзистора, база биполярного транзистора соединена через конденсатор с общим проводом, коллектор биполярного транзистора соединен с первым выводом LC-контура и через разделительный конденсатор - с затвором полевого транзистора, к стоку которого подключен источник питания соответствующей полярности, а второй вывод LC-контура соединен с общим проводом.

Использование для настройки переменного резистора, шунтированного конденсатором, соединяющих эмиттер с истоком транзисторов разного типа проводимости, позволяет упростить настойку генератора при сохранении простоты схемотехнического решения.

Для повышения стабильности частоты генерируемых колебаний, между базой биполярного транзистора и общим проводом дополнительно подключен кварцевый резонатор, резонансная частота которого или ее обертон совпадает с резонансной частотой LC-контура.

На фиг.1 и 2 показаны генераторы, дифференциальные усилительные каскады которых, в петле положительной обратной связи, собраны на транзисторах разного типа проводимости, причем эмиттер биполярного транзистора соединен с переменным резистором и конденсатором, вторые выводы которых соединены с истоком полевого транзистора.

Генератор, изображенный на фиг.1, содержит биполярный p-n-p транзистор VT1 (например, КТ363А), полевой n-канальный транзистор VT2 (например, КП303, КП364 или КП307), LC-контур (индуктивность L1 1 мкГн и конденсатор С1 27пФ), конденсаторы С2 и С3 по 100 пф, С4 - 1000 пФ, переменный резистор R2 15 кОм, резисторы R1 и R3 по 1 МОм. База биполярного транзистора VT1 соединена с первыми выводами резистора R1 и конденсатора С4, вторые выводы которых соединены с общим проводом. Эмиттер биполярного транзистора VT1 соединен с переменным резистором R2 и конденсатором С2, вторые выводы которых соединены с истоком полевого транзистора VT2. Коллектор биполярного транзистора VT1 соединен с первым выводом LC-контура и через конденсатор С3 с затвором полевого транзистора VT2, а затвор полевого транзистора VT2 подключен через резистор R3 к общему проводу. Сток полевого транзистора VT2 соединен с источником напряжения постоянного тока U1, например, +5 В, второй вывод LC-контура соединен с общим проводом. При указанных значениях параметров LC-контура частота генерации составляет около 30 МГц.

Устройство работает следующим образом. Дифференциальный усилительный каскад на транзисторах разного типа проводимости VT1 и VT2 образует петлю положительной обратной связи, глубину которой регулируют изменением величины переменного резистора R2. Наличие шунтирующего конденсатора С2 обеспечивает устойчивую работу генератора во всем диапазоне изменения R2. Выходной сигнал снимают либо с истока транзистора VT2, либо с отвода катушки индуктивности L1 с любым желаемым коэффициентом трансформации.

Генератор с кварцевой стабилизацией частоты выходного сигнала показан на фиг.2. Он содержит биполярный p-n-p транзистор VT1 (например, КТ363А), полевой n-канальный транзистор VT2 (например, КП364, КП303 или КП307), LC-контур (индуктивность L1 1 мкГн и конденсатор С1 27 пФ), конденсаторы С4, С2 и С3 по 100 Ф, переменный резистор R2 15 кОм, резисторы R1 и R3 по 1 МОм и кварцевый резонатор ZQ1, причем резонансная частота кварцевого резонатора совпадает с резонансной частотой LC-контура. На сток транзистора VT2 подают питающее напряжение U1 постоянного тока, например, +5 В. При указанных значениях параметров LC-контура частота генерации составляет около 30 МГц.

Устройство работает следующим образом. Дифференциальный усилительный каскад на транзисторах разного типа проводимости VT1 и VT2 образует петлю положительной обратной связи, глубину которой регулируют изменением величины переменного резистора R2. Наличие шунтирующего конденсатора С2 обеспечивает устойчивую работу генератора во всем диапазоне изменения R2. Резистор R1 задает режим работы VT1 по постоянному току. Кварцевый резонатор ZQ1 захватывает генерируемую частоту и удерживает ее с высокой стабильностью.

Выходной сигнал снимают либо с истока транзистора VT2, либо с отвода катушки индуктивности L1 с любым желаемым коэффициентом трансформации.

Изобретение относится к области радиотехники и измерительной техники. Достигаемый технический результат - упрощение настройки высокочастотного генератора и повышение стабильности частоты генерируемых колебаний. Высокочастотный генератор синусоидальных колебаний содержит LC-контур, дифференциальный усилительный каскад на двух транзисторах: биполярном и полевом, два конденсатора, переменный резистор и шунтирующий конденсатор, источник питания, резистивные цепи, задающие режимы работы транзисторов по постоянному току. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Высокочастотный генератор синусоидальных колебаний, содержащий дифференциальный усилительный каскад на первом и втором транзисторах и LC-контур, отличающийся тем, что содержит резистивную цепь на входе первого транзистора, задающую режим его работы по постоянному току, резистивную цепь на входе второго транзистора, задающую режим его работы по постоянному току, а дифференциальный усилительный каскад выполнен на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, причем первый из них - биполярный, а второй - полевой, при этом эмиттер биполярного транзистора соединен с одними из выводов переменного резистора и шунтирующего конденсатора, вторые выводы которых подключены к истоку полевого транзистора, база биполярного транзистора соединена через конденсатор с общим проводом, коллектор биполярного транзистора соединен с первым выводом LC-контура и через разделительный конденсатор - с затвором полевого транзистора, к стоку которого подключен источник питания соответствующей полярности, а второй вывод LC-контура соединен с общим проводом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между базой биполярного транзистора и общим проводом дополнительно подключен кварцевый резонатор, резонансная частота которого или его обертон совпадает с резонансной частотой LC - контура.