Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи - Михаил Адаменко

Рис. 3.5. Упрощенные принципиальные схемы LC-генераторов с индуктивной (а) и емкостной (б) трехточками

В высокочастотном LC-генераторе, выполненном по индуктивной трехточечной схеме (рис. 3.5а), резонансный контур (селективный элемент) образован включенными последовательно катушками L1, L2 и подключенным параллельно им конденсатором С1. Этот контур включен в цепь выходного электрода активного элемента, то есть в цепь коллектора транзистора VT1. В процессе генерации сигнал обратной связи снимается с точки соединения катушек L1, L2 и подается в цепь эмиттера, который является входным электродом активного элемента. Таким образом, селективный элемент оказывается подключенным к транзистору в трех точках. На практике в индуктивных трехточечных генераторах вместо двух катушек применяется одна катушка с отводом, поэтому часто такую схему называют трехточкой по схеме Хартли.

В высокочастотном LC-генераторе, выполненном по емкостной трехточечной схеме (рис. 3.5б), резонансный контур образован включенными последовательно конденсаторами С1, С2 и подключенной параллельно им катушкой L1. Этот контур включен в цепь выходного электрода активного элемента, то есть в цепь коллектора транзистора VT1. В процессе генерации сигнал обратной связи снимается с точки соединения конденсаторов С1, С2, образующих так называемый емкостной делитель, и подается в цепь эмиттера, который является входным электродом активного элемента. Таким образом, в данном случае селективный элемент также подключен к транзистору в трех точках, но уже с помощью емкостного делителя. Впервые использовать емкостной делитель в цепи положительной обратной связи лампового LC-генератора предложил американский изобретатель Эдвин Колпитц (Edwin Colpitts) в 1919 году, поэтому часто такую схему называют трехточкой по схеме Колпитца.

Следует признать, что в миниатюрных транзисторных радиопередающих устройствах LC-генераторы, выполненные по индуктивной трехточечной схеме, применяются сравнительно редко. Поэтому далее будут рассмотрены схемотехнические решения LC-генераторов с емкостным делителем, выполненных по схеме емкостной трехточки. Принципиальная схема одного из вариантов генератора с емкостным делителем в цепи положительной обратной связи приведена на рис. 3.6.

Рис. 3.6. Принципиальная схема генератора с емкостным делителем (вариант 1)

В рассматриваемой конструкции транзистор VТ1 по постоянному току включен по схеме с общим эмиттером. При этом положение рабочей точки транзистора определяется величиной сопротивления резистора R1. По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой, поскольку по высокой частоте его база заземлена через конденсатор С1.

Высокочастотные колебания возникают в колебательном контуре, включенном между коллектором и базой транзистора. Резонансный контур, образованный конденсаторами С2, С3, С4 и катушкой L1, включен на выходе активного элемента, то есть в коллекторной цепи транзистора VТ1. Снимаемое с емкостного делителя, образованного конденсаторами С3 и С4, напряжение подается во входную цепь активного элемента, а именно на эмиттер транзистора VТ1, в результате чего каскад оказывается охваченным положительной обратной связью. Величина указанного напряжения, и, соответственно глубина обратной связи, определяется соотношением величин емкостей конденсаторов С3 и С4.

Как и в других схемотехнических решениях подобных высокочастотных LC-генераторов, в данной схеме коллектор транзистора VT1 подключен непосредственно к нижнему по схеме выводу катушки L1. В этом случае глубина положительной обратной связи определяется лишь соотношением величин емкостей конденсаторов С3 и С4. Однако часто коллектор транзистора подключается к отводу от соответствующего витка катушки L1. В этом случае глубина связи цепи ПОС с выхода активного элемента на его вход зависит и от выбора витка катушки, к которому подключается коллектор транзистора VT1.

Настройка контура при регулировке частоты генерируемых колебаний осуществляется преимущественно изменением индуктивности катушки L1 и конденсатора С2, поскольку изменение емкостей конденсаторов С3 и С4 приведет к изменению параметров цепи обратной связи. Помимо этого изменение индуктивности катушки при увеличении частоты колебаний повышает добротность резонансного контура. Затухание колебаний в резонансном контуре, инициированное высоким выходным сопротивлением транзистора VТ1, весьма незначительно.

Как уже отмечалось, зависимость стабильности частоты генерируемых колебаний от положения рабочей точки транзистора минимальна при его включении по переменному току по схеме с общей базой. Коллекторный ток мало зависит от напряжения между коллектором и базой транзистора. В данном случае транзистор работает в режиме практически со 100 % обратной связью, поэтому коэффициент усиления каскада по току почти равен единице. Это означает, что коллекторный ток почти равен току эмиттера, однако протекает в противоположном направлении. Помимо этого, в активном элементе ВЧ-генератора, выполненном на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, не происходит поворот фазы выходного напряжения по отношению к входному напряжению. К тому же входное сопротивление такого каскада сравнительно мало и составляет обычно единицы или десятки ом, в то же время его выходное сопротивление на несколько порядков выше.

Принципиальная схема еще одного варианта генератора емкостным делителем приведена на рис. 3.7. Ее главное отличие от рассмотренного ранее схемотехнического решения заключается в ином подключении конденсатора С1, а также в изменении схемотехнического решения емкостного делителя в цепи обратной связи.

Рис. 3.7. Принципиальная схема генератора с емкостным делителем (вариант 2)

По постоянному току транзистор VТ1 в данной схеме включен по схеме с общим эмиттером. При этом положение рабочей точки транзистора определяется величинами и соотношением сопротивлений делителя, в состав которого входят резисторы R1 и R2. Эти же резисторы совместно с резистором R3 образуют схему стабилизации положения рабочей точки. По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой, поскольку по высокой частоте его база заземлена через конденсатор С1.

Высокочастотные колебания возникают в колебательном контуре, включенном между коллектором и базой транзистора. Резонансный контур, образованный конденсаторами С2, С3, С4 и катушкой L1, включен на выходе активного элемента, то есть в коллекторной цепи транзистора VТ1. При анализе данного схемотехнического решения не следует забывать о том, что верхний по схеме вывод катушки L1 подключен к источнику питания, который имеет такой же высокочастотный потенциал, как и шина корпуса, и, соответственно, как и база транзистора VТ1.

Снимаемое с резонансного контура напряжение через емкостной делитель, образованный конденсаторами С3 и С4, подается во входную цепь активного элемента, а именно на эмиттер транзистора VТ1, в результате чего каскад оказывается охваченным положительной обратной связью. Величина указанного напряжения, и, соответственно глубина обратной связи, определяется соотношением величин емкостей конденсаторов С3 и С4.

В малогабаритных транзисторных радиопередающих устройствах широкое распространение получили более сложные схемотехнические решения LC-генераторов с емкостным делителем. Принципиальная схема одного из вариантов такого ВЧ-генератора, который может формировать колебания на частотах ЧМ– и FM-диапазонов, приведена на рис. 3.8.

Рис. 3.8. Принципиальная схема LC-генератора с усовершенствованным емкостным делителем

В данном случае транзистор VТ1 по постоянному току включен также по схеме с общим эмиттером. Как и в рассмотренной ранее схеме, положение рабочей точки транзистора определяется величинами и соотношением сопротивлений делителя, в состав которого входят резисторы R1 и R2. Эти же резисторы совместно с резистором R3 образуют схему стабилизации положения рабочей точки. По переменному току транзистор VТ1 включен по схеме с общей базой, поскольку по высокой частоте его база заземлена через конденсатор С1.

Высокочастотные колебания возникают в резонансном контуре, включенном по переменному току между коллектором и базой транзистора. Резонансный контур образован конденсаторами С2, С3, С4, С5 и катушкой L1, включен в коллекторную цепь транзистора VТ1. Снимаемое с емкостного делителя напряжение ОС подается во входную цепь активного элемента, а именно на эмиттер транзистора VТ1, в результате чего каскад оказывается охваченным положительной обратной связью.

В рассмотренных выше схемотехнических решениях трехточечных LC-генераторов транзистор активного элемента по переменному току включен по схеме с общей базой. Однако при разработке миниатюрных транзисторных радиопередатчиков и радиомикрофонов широко используются схемы, в которых транзистор активного элемента по переменному току включен по схеме с общим коллектором.