Широкодиапазонный генератор импульсов

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

Генератор предназначен для вырабатывания прямоугольных и ступенчатых импульсов в широком диапазоне частот.

Технические характеристики :

  • частота следования импульсов, Гц,........ . . 0,1 — 2-Ю7
  • Длительность импульсов, мкс . ........... 0,02 — 105
  • Длительность фронтов, не...…........ 5 — 8
  • Неравномерность вершины, %............ 3
  • Амплитуда выходных импульсов, В.......... 4±0,5

Принципиальная схема генератора приведена на рис. 28. Задающая часть генератора — одиовибратор на туннельном диоде V3 и транзисторе V4 с время-задающей ЯС-цепочкой (R17, R18, С2). Эмиттерный повторитель на транзисторе VI усиливает сигнал по току.

Во время медленного заряда конденсатора С2 туннельный диод V3 находится в низковольтном состоянии (туннельном участке вольт-амперной характеристики), транзистор V4 при этом закрыт. Когда напряжение на конденсаторе С2 достигает такого уровня, при котором ток эмиттерного повторителя становится достаточным для переключения туннельного диода из низковольтного в высоковольтное состояние (диффузионный участок), транзистор V4 открывается, быстро разряжая конденсатор С2. Ток разряда задается сопротивлением резистора R3, При некотором пороговом значении туннельный диод снова переходит в ис-жодное состояние, транзистор V4 закрывается, релаксационный процесс повторяется.

Для устойчивой работы туннельного диода резисторы R1 и R2 необходимо выбирать большого сопротивления, однако это увеличивает амплитуду пилообразного напряжения на конденсаторе С2 и снижает предельную частоту генерации. Шунтирование части нагрузки конденсатором С1 позволяет сохранить устойчивую работу генератора без снижения частоты.

Рис. 28. Принципиальная схема шпрокодпапазошюго генератора импульсов

Дифференциальный каскад на транзисторах V4 и V5 с туннельным дис-дом в базовой цепи выполняет роль токового переключателя. В коллекторной цепи транзистора V5 формируется импульс положительной полярности с крутым фронтом, режим работы транзистора устанавливается с помощью резистора R5.

Расширение диапазона генерируемых частот достигается скачкообразным изменением емкостей конденсаторов CIS, C14, а частота в пределах поддиапазона плавно изменяется переменным резистором R17.

Сигнал с коллектора транзистора V5 после инвертирования элементом D1.1 поступает на вывод 4 разъема Х12, а также на последовательную цепочку декадных делителей, собранных на микросхемах D3 — D5. Элементы D2.3 и D2.4 служат для расширения длительности выходных импульсов.

Установленная переключателем S2 последовательность импульсов поступает на формирователь прямоугольных импульсов, выполненный на триггере D6, с фиксированной скважностью, равной 2, и формирователь прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью на элементах D2.1, D2.2 и D1.2 — D1.4. Длительность импульсов задается времязадающей цепочкой R19, R20, СЗ, плавно регулируется резистором R20 и скачкообразно изменяется переключением конденсаторов С9 — С12. Сформированные по длительности импульсы поступают на Выход А (вывод 6 разъема Х12).

Формирователь ступенчатой формы сигнала выполнен на триггерах D6, D7.1 и D7.2. Для формирования ступенчато-изменяющегося напряжения к выходам триггеров подключен делитель напряжения (RW — R14), работающий по принципу суммирования проводнмостой. Эмиттерный повторитель на транзисторе V8 служит для снижения выходного сопротивления по Выходу В.

Выбор микросхем серии К131 обеспечивает работу генератора на частотах до 20 МГц. При частотах генерации менее 10 МГц можно использовать микросхемы серии K155. Чертеж печатной платы приведен на рис. 29.

Настройка узла. Подключают внешние элементы. Подают питание. С помощью высокочастотного осциллографа просматривают форму сигнала в различных тдчках: пилообразную ка выводе 11 разъема, прямоугольную в других точках.

Подстроенным резистором R5 выбирают устойчивый режим работы каскада на транзисторе V5 на крайних участках поддиапазона.

Вращая ручку резистора R17 и подбирая емкость конденсатора С2, устанавливают требуемый поддиапазон генерации: 2 — 20 МГц или 1 — 10 МГц. Затем устанавливают переключатель S4 в положение «кГц» и подбирают емкость конденсатора С14 так, чтобы поддиапазон генерации в этом случае находился в пределах 20 — 200 кГц (10 — 100 кГц), а в положении переключателя «Гц» подбором емкости конденсатора С13 устанавливают поддиапазон генерации в пределах 200 — 2000 Гц (100 — 1000 Гц). С помощью осциллографа подбирают емкости конденсаторов СЗ, С9 — С12 так, чтобы длительность импульсов регулировалась в пределах поддиапазона «МГц» в интервале 20 — 500 не, в поддиапазоне «кГц» — ъ интервале 0,2 — 10 мкс и 2 — 100 мкс, а в поддиапазоне «Гц» — в интервале 0,02 — 5 мс и 2 — 100 мс.

Рис. 29. Печатная плата широкодиапазонного генератора импульсов

Формирователь ступенчатого напряжения настраивают следующим образом. Подключают осциллограф к Выходу В. На вход триггера D6 подают частоту 5 10 кГц. Выравнивание амплитуд ступенчато-изменяющегося напряжения производят поочередной регулировкой резисторов R11 и R14.

При работе на высоких частотах (выше 200 кГц) в результате завала частотной характеристики форма ступенек начинает закругляться. Подъем частотной характеристики в этом случае достигается (как и во входном устройстве обычного осциллографа) шунтированием резисторов делителя корректирующими конденсаторами. Емкости этих конденсаторов подбирают экспериментально в зависимости от верхней частоты. Обычно они порядка единиц или десятков пикофарад.