2017-05-21
Персональний сайт В'ячеслава Горчіліна
Всі статті
Генератор синусоїдального сигналу на одному транзисторі. Розрахунок
Для деяких пристроїв потрібно простий генератор синусоїдальних коливань з широким діапазоном генерованих потужностей. У цій роботі пропонується такий пристрій працює на одному транзисторі. Пристрій дозволяє генерувати синусоїдальні коливання у великому диапазлоне частот, який визначається тільки тип транзистора і віддавати потужність в навантаження від 0.01 до 10 Вт.
Принципова схема генератора представлена на малюнку нижче. Резистори R1-R2 задають постійне зміщення на базу транзистора VT1, який з допомогою ланцюжка з конденасторов C1-C4 і індуктивності L1 генерує необхідний нам сигнал. Дросель L2 бажаний, але необов'язковий; його призначення - забезпечувати баласт, при ньому схема, без навантаження, буде споживати в два-три рази меншу потужність. Навантаження ж під'єднується до вторинної обмотки котушки L1. Це може бути трансформатор Тесла (ТТ), реактивна навантаження, або світлодіоди, наприклад за схемою лікувальної котушки. До речі, якщо всі елементи генератора розраховані точно, то робота ТТ в деяких випадках може бути ефективніше, ніж за схемою качор Бровіна.
Принципиальная схема генератора синуса на одном транзисторе
Схема може бути легко керована зовнішнім низькочастотним генератором з тим, щоб отримати на виході пачки імпульсів. Це можна зробити, якщо верхній за схемою висновок R2 подати на вихід драйвера цього генератора. Інший спосіб отримання пачок — зменшення опору ланцюжка R1-R2; при певному значенні генератор переходить в режим так званих «рибок» — пачок імпульсів з пологим наростанням і спадом. Цей режим має надзвичайно низьке споживання від джерела живлення.
Розрахунок
Загальний розрахунок визначається досить простими оптимальними співвідношеннями між ємностями: \[C_1/C_3 = 10, \quad C_2 = C_3, \quad C_3/C_4 = 5 \qquad (1.1) \] Резонансна частота генератора буде знаходитися так: \[f_r = {1 \over 2 \pi \sqrt{L_1 C_3}} \qquad (1.2) \] Значення опорів визначається коефіцієнтом підсилення транзистора VT1 (\(k_{e}\)) і напругою живлення \(U\), яке може бути від 2 до 30В в залежності від типу транзистора і необхідної потужності. Зразкові значення знаходяться так: \[R_1 = k_{e}\,U/100 \, (k\Omega), \quad R_2 = 2 R_1 \qquad (1.3) \]
Таким чином, розрахунок починаємо зі значення індуктивності котушки L1.1. Її можна визначити приладом у готової котушки або розрахувати за відомими формулами. Зверніть увагу, що якщо розраховується ТТ, то в якості L1.1 там виступає індуктор. Калькулятором можна розрахувати власну резонансну частоту вторинки — ця частота і знадобиться для розрахунку. Якщо ж розраховується звичайний підвищувальний трансформатор, то частота вибирається виходячи з його параметрів.
Знаючи ці значення, знаходимо ємність конденсатора C3 з формули (1.2): \[C_3 = {1 \over (2 \pi f_r)^2 L_1} \qquad (1.4) \] А вже звідси — всі інші параметри: \[C_1 = 10\,C_3, \quad C_2 = C_3, \quad C_4 = C_3/5 \qquad (1.5) \]
Деталі
Для невеликих значення напруги живлення 2..4В і потужності до 0.1 Вт цілком підійде поширений транзистор серії КТ315А або його аналог: 2N2712, 2SC633, BFP719. Для великих потужностей добре підходить транзистор 2SC5200 або C4793. Якщо потужність генератора до 1Вт, то його можна не ставити на радіатор.
Дросель L2 можна ставити будь-який стандартний: 100-200мкГн, наприклад такий. Конденсатор С4 необов'язковий. Він необхідний тільки для корекції правильної синусоїди на виході генератора.

Горчилин В'ячеслав, 2017 р.
* Використання матеріалів сайту можливе з умовою встановлення відповідних посилань і дотримання авторських прав

2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin