Для некоторых устройств требуется простой генератор синусоидальных колебаний с широким диапазоном генерируемых мощностей. В этой работе предлагается такое устройство работающее всего на одном транзисторе. Устройство позволяет генерировать синусоидальные колебания в большом диапазлоне частот, который определяется только типом транзистора и отдавать мощность в нагрузку от 0.01 до 10 Вт.

Принципиальная схема генератора представлена на рисунке ниже. Резисторы R1-R2 задают постоянное смещение на базу транзистора VT1, который с помощью цепочки из конденасторов C1-C4 и индуктивности L1 генерирует необходимый нам сигнал. Дроссель L2 желателен, но необязателен; его назначение - обеспечивать баласт, при нём схема, без нагрузки, будет потреблять в два-три раза меньшую мощность. Нагрузка же подсоединяется ко вторичной обмотке катушки L1. Это может быть трансформатор Тесла (ТТ), реактивная нагрузка, или светодиоды, например по схеме лечебной катушки. К слову, если все элементы генератора рассчитаны точно, то работа ТТ в некоторых случаях может быть эффективнее, чем по схеме качера Бровина.

Схема может быть легко управляема внешним низкочастотным генератором с тем, чтобы получить на выходе пачки импульсов. Это можно сделать, если верхний по схеме вывод R2 подать на выход драйвера этого генератора. Другой способ получения пачек — уменьшение сопротивления цепочки R1-R2; при определённом значении генератор переходит в режим так называемых «рыбок» — пачек импульсов с пологим нарастанием и спадом. Этот режим имеет черезвычайно низкое потребление от источника питания.

Общий расчёт определяется довольно простыми оптимальными соотношениями между ёмкостями: \[C_1/C_3 = 10, \quad C_2 = C_3, \quad C_3/C_4 = 5 \qquad (1.1) \] Резонансная частота генератора будет находиться так: \[f_r = {1 \over 2 \pi \sqrt{L_1 C_3}} \qquad (1.2) \] Значение сопротивлений определяется коэффициентом усиления транзистора VT1 (\(k_{e}\)) и напряжением питания \(U\), которое может быть от 2 до 30В в зависимости от типа транзистора и необходимой мощности. Примерные значения находятся так: \[R_1 = k_{e}\,U/100 \, (k\Omega), \quad R_2 = 2 R_1 \qquad (1.3) \]

Таким образом, расчёт начинаем со значения индуктивности катушки L1.1. Её можно определить прибором у готовой катушки или рассчитать по известным формулам. Обратите внимание, что если рассчитывается ТТ, то в качестве L1.1 там выступает индуктор. Калькулятором можно рассчитать собственную резонансную частоту вторички — эта частота и понадобится для расчёта. Если же рассчитывается обычный повышающий трансформатор, то частота выбирается исходя из его параметров.

Зная эти значения, находим ёмкость конденсатора C3 из формулы (1.2): \[C_3 = {1 \over (2 \pi f_r)^2 L_1} \qquad (1.4) \] А уже отсюда — все остальные параметры: \[C_1 = 10\,C_3, \quad C_2 = C_3, \quad C_4 = C_3/5 \qquad (1.5) \]

Для небольших значения напряжения питания 2..4В и мощности до 0.1Вт вполне подойдёт распостранённый транзистор серии КТ315А или его аналог: 2N2712, 2SC633, BFP719. Для больших мощностей хорошо походит транзистор 2SC5200 или C4793. Если мощность генератора до 1Вт, то его можно не ставить на радиатор.

Дроссель L2 можно ставить любой стандартный: 100-200мкГн, например такой. Конденсатор C4 необязателен. Он необходим только для коррекции правильной синусоиды на выходе генератора.

Мой коллега, Артем Трофимов, применил схемотехнику представленного здесь генератора для высоковольтной активной нагрузки, на частоте порядка нескольких мегагерц. Кроме интересных технических решений ему удалось получить нестандартный режим работы генератора — «рыбки». Полный отчёт можно посмотреть на видео: часть 1, часть 2 и часть 3, а разработанную им печатную плату — скачать здесь.

Автор также рекомендует ознакомиться с генератором высоковольтных импульсов на одном mosfet-транзисторе. Его схемотехника такая же простая и он может работать с любой индуктивной нагрузкой. Также, может быть интересен генератор для длинной линии с несколькими режимами работы.