Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-179. От генератора часто требуется определенный характер изменения выходного сигнала, определенная форма кривой, спектр. Генератор с колебательным контуром и RС-генератор с фазовращающими цепочками дают на выходе синусоидальное напряжение. Конечно, не идеальную синусоиду, но обычно все же без значительных посторонних примесей. У блокинг-генератора на выходе остроконечные импульсы, у мультивибратора — прямоугольные, спектр и тех и других содержит большое число гармоник. Кстати, и само название «мультивибратор» переводится как генератор, который дает большое число различных колебаний, дает богатый спектр синусоидальных составляющих.

В электронной аппаратуре генераторы выполняют самую разную работу, и от них, бывает, требуются самые разные напряжения. Разные не только по своему уровню, по числу вольт, не только по частоте, но и по характеру изменения, по форме кривой, по спектру. Так, например, в некоторых устройствах автоматики синусоидальное напряжение непригодно, там нужен мультивибратор, на выходе которого напряжение растет не постепенно, как синусоида, а резко, скачкообразно. А для отклонения луча в телевизоре очень удобен генератор пилообразного тока на базе блокинг-генератора: он позволяет равномерно двигать луч по экрану (Т-253), и частоту его сравнительно легко синхронизировать, например, повторяющимися импульсами синхронизации.

Форма напряжения на выходе генератора не есть нечто неприкосновенное и неизменное. Существует много разных способов менять ее и получать от генератора не тот сигнал, что он хочет дать, а тот, что нужно. Влиять на форму сигнала можно с помощью различных фильтров, зарядных RC-цепочек, ограничителей, фазовращателей — словом, с помощью самых разных инструментов и методов хирургии электрического сигнала. Для иллюстрации — ультракороткие рассказы о трех из них.

Т-180. В умножителях частоты одну из высших гармоник выделяет настроенный на нее контур. Один способ изменения формы сигнала нам уже встречался — это превращение переменного напряжения в пульсирующее с помощью вентиля, полупроводникового диода (Т-135). Точно такую же операцию может выполнить транзистор (лампа), на который не подано начальное смещение: такой транзистор будет открываться только во время одного из двух полупериодов входного сигнала (на базе «минус»), вторую половину периода (на базе «плюс») коллекторная цепь бездействует.

Если подать на базу смещение и менять его, то будет меняться и степень «отсечки» коллекторного тока, то есть, по сути, форма выходного сигнала. Введена даже особая мера для формы сигнала — это угол отсечки 0, половина времени, в течение которого существует ток, выраженная в долях периода, в градусах (Р-101). Так, например, если коллекторный ток существует только полпериода, то мы говорим, что угол отсечки равен 90° (половина от 180°). А если на базу подано нормальное смещение и коллекторный ток существует в течение всего периода, то мы говорим, что угол отсечки равен 180° (половина от 360°), то есть никакой отсечки нет.

Р-101

Меняя смещение на базу, можно менять и угол отсечки коллекторного тока от 0° (транзистор всегда закрыт) до 180° (отсечки нет, форма кривой не искажается). Точный математический анализ, подтвержденный экспериментами, не хуже, чем таблица умножения, позволяет определить, какие именно составляющие и в какой пропорции будут появляться при разных углах отсечки. На Р-101;3 приведен довольно простой график, по которому можно быстро определить, сколько процентов от наибольшей величины коллекторного тока I_{к. макс} составят амплитуды первой гармоники I₁, второй гармоники I₂, третьей гармоники I₃ и постоянной составляющей I₀. Из этого графика, например, видно, что все гармоники исчезают, когда отсечки нет, то есть при θ = 180°, что вторая гармоника становится наиболее сильной при θ = 60, а третья — при θ = 40°.

Любую из гармоник выходного сигнала можно выделить с помощью резонансного фильтра — колебательного контура, настроенного на соответствующую частоту (Р-101;4). Эта операция называется умножением частоты и производится довольно часто. Во многих радиопередатчиках, например, несколько раз осуществляют удвоение частоты, выделение второй гармоники из сигнала, который перед этим обязательно искажают, усиливают его с отсечкой (θ = 60°).

Рассказ об умножении частоты можно завершить экспериментом. С понижающего трансформатора подайте на абонентский громкоговоритель «радиоточку» 5–8 вольт сетевого напряжения, имеющего, как известно, частоту 50 Гц. Затем подайте напряжение на громкоговоритель через полупроводниковый диод. В первом случае вы услышите очень низкий чистый тон, во втором звук будет хриплым. Потому что диод изменит форму сигнала, создаст отсечку θ = 90° (ток существует только полпериода), и наше ухо услышит все составляющие искаженного сигнала.