|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
無線電子工学および電気工学の百科事典 GPA周波数の安定化。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / アマチュア無線機器の結び目。 ジェネレーター、ヘテロダイン トランシーバーでおそらく最も重要なノードは、周波数安定性とノイズ特性を決定する VFO です。 この記事は、教科書 [1] で美しく説明されていることを一般的な形式で提示する試みです。 同時に、準備ができていない読者を式やベクトル図で怖がらせないように、数学的な装置全体が省略されています。 自己発振器の周波数不安定性には多くの原因があります。 不安定性のすべての原因をXNUMXつの方向に分けることは条件付きで可能です。
最初の方向の最も単純な理由は、構造の機械的脆弱性です。 同じ傾向の次の明らかな理由は、温度の不安定性です。 発振器の部品が加熱されると、インダクタンスとキャパシタンスが変化します。 例えば、セラミックフレームに銅線を巻いたコイルを加熱すると、銅が膨張し、線が長くなり、巻線の直径が大きくなります。 これには、インダクタンスの増加と周波数の減少が伴います。 フッ素樹脂フレームに巻かれたコイルを同じように加熱すると、巻線の直径が増加しますが、フッ素樹脂の線膨張が大きすぎるため、コイルは直径の増加をカバーする以上に長さが伸びます。 、その結果、インダクタンスは増加せずに減少し、周波数が上昇します。 このため、PTFE は安定性の高い回路にはまったく適していません。 ほとんどの強磁性材料の透磁率は、加熱すると増加します。 加熱とバリキャップの容量により増加します。 加熱すると、プレートと誘電体の材質に応じて、コンデンサの静電容量が増加または減少します。 場合によっては (残念なことに、常にではありませんが)、容量温度係数 (TKE) の値がコンデンサに記載されています。これは、1 °C 加熱されたときにコンデンサの静電容量が何百万分率で変化するかを示します。 変化の符号 (マイナスまたはプラス) は、「M」または「P」の文字で示されます。 M750 という表記は、750 度加熱すると容量が 10x6-33 減少することを意味します。 表示 P33 は、10 度あたりの暖房の 6x750-1500 の増加を意味します。 TKE M20のコンデンサが公称温度で1500 pFの静電容量を持っていた場合、さらに1500°C加熱すると、静電容量は750-0x6xl20-1500x22,5 \u1477,5d 500-3,79 \uXNUMXd XNUMX pFに等しくなります。 たとえば、発振器が XNUMX kHz の周波数で動作し、その周波数がこのコンデンサのみによって決定される場合、周波数偏差は XNUMX kHz となり、これは明らかに大きくなります。 この場合の根本的な方法はサーモスタットです。 しかし、よりシンプルで安価 - 温度偏差が最小の部品の選択。 いわゆる熱補償により、温度の不安定性をある程度抑えることができますが、完全に排除することはできません。 理由は 10 つあります。 まず、GPA 回路は調整可能であり、調整中に定数コンデンサと可変コンデンサの割合が変化します。 したがって、ある周波数で達成された補償は、別の周波数では無効になります。 第二に、加熱中の静電容量とインダクタンスの変化は、さまざまな法則に従って発生します。 したがって、発電機をさらに 10°C 加熱すると、XNUMX°C の加熱で達成される補償に違反します。 GPAのパーツとしては、リブ付きのセラミックフレームに巻く際に加熱した銀メッキ線を巻いたコイルがおすすめです。 コンデンサは、TKE M5またはM47でKM75（70層、小型）を使用できます。 GPA を調整するためにバリキャップを使用する場合は、さらに多くの TKE コンデンサを使用する必要があります。 バリキャップの TKE は正であり、バイアス (つまり、チューニング周波数) に応じて、高電圧での 80 ... 10x6'500 から低電圧での 10x6 "8 まで変化します。したがって、バリキャップの使用は受け入れられません。 9 ... 105 V未満のバイアス電圧でバリキャップの容量が特定の回路に対して不十分な場合は、容量の大きなバリキャップ（KB XNUMXなど）を使用するか、XNUMXつまたはXNUMXつのバリキャップを並列に配置します。バーント シルバー コイルの使用はお勧めしません。はい、温度安定性は良好ですが ... 品質係数が低く、品質係数の方が重要です。 回路周波数に影響を与える次の理由は、回路に接続され、その容量の成分として機能する能動素子の寄生容量の不安定性です。 動作中、これらの寄生容量は変化し、回路の周波数を直接的に低下させます。 以前に考慮された周波数の温度ドリフトはゆっくりと発生し、デジタル スケールで修正または補償することができます。 寄生容量の不安定性の影響は、ほとんどの場合変調と同時に急速に発生し、特有の信号歪みを伴います。 トランジスタの寄生電極間容量は、pn 接合の通常のバリア容量であり、トランジスタに印加される電圧が変化すると再構築されます。 寄生容量の影響はある程度軽減できますが、完全に排除できるわけではありません。 それらの影響を軽減するには、回路の総容量に占める寄生容量の割合をできるだけ小さくする必要があります。これにより、回路の総容量が大きいことを背景にして、数ピコファラッドの寄生容量が小さくなるようにすることができます。効果。 ただし、ここには 2 つの制限があります。 まず、低インダクタンスでキャパシタンスが大きすぎると、回路の品質係数が低下します。 第 1,8 に、一定容量が大きすぎる場合は、可変容量を比例的に増加させる必要があり、そうしないとループ調整限界が満たされなくなります。 いずれにせよ、[7] で行われたように、ほぼ寄生容量のみで GPA を作成することは不可能です。そこでは、低容量の KVS111 バリキャップが 20 ～ XNUMX MHz 回路で使用されます。 そして、チューニングを行うために、著者は大きなインダクタンスと小さな一定のキャパシタンスを適用しました。 この場合、トランジスタの寄生入力容量は、回路の総容量の XNUMX% (!!) でした。 供給電圧と発電機の動作モードが理想的に安定している場合、寄生容量は周波数にほとんど影響を与えませんが、これは実際には達成できません。 この問題をある程度解決する方法の 1 つは、GPA 回路とアクティブ エレメントの間にデカップリング カスケードを使用することです。 図 2 は誘導性 XNUMX 点の最も単純な回路を示し、図 XNUMX はデカップリング ソース フォロワを追加した XNUMX 点を示しています。
「ゲートとソースの間の電圧差は、入力電圧自体の 10 分の 10 です。そして、電圧差が小さい場合、フォロアの入力容量を流れる交流電流は 10 分の XNUMX になります。これは、入力の減少に相当します。静電容量を XNUMX 倍にします。
しかし、それだけではありません。 リピーター（図2）には深いDCフィードバックがあります。 電源電圧が変化すると、トランジスタの電流は、ソース抵抗がない場合よりも何倍も変化が少なくなります。 寄生容量はより安定しています。 最初のケース (図 1) では、回路から自動バイアスを生成するために生成トランジスタが電流を消費し、品質係数が低下します。 2 番目のケース (図 1) では、この電流はフォロワから取得され、品質係数には影響しません。 電力利得が大きいため、生成トランジスタのソースは回路の巻数のより小さい部分 (10/1 ... 20/305) に接続され、回路への影響は少なくなります。 ゲートにバイアスを加えずに左側の FET をフォロワとして使用すると、最良の結果が得られます。 KPXNUMXIをお勧めします。 回路パラメータは、中継器が発振振幅を歪みなく送信するか、上下からの均一な制限を設けて送信するように選択する必要があります。 周波数の不安定化には別のメカニズムがありますが、これはあまり明らかではありません。 発振器は、高品質の回路が「鳴動」して発振を維持するため、継続的に動作します。 回路内のエネルギーは、ゲートでの正の半波のピークでのみ衝撃によって補充されます。 発電機が安定して動作するためには、振幅のバランスと位相のバランスを維持する必要があります。 XNUMX つ目では、回路の発振周期ごとに、回路で消費されたエネルギー (ゲート電流、コンデンサや抵抗の損失、周囲空間への放射) と同じだけエネルギーが補充される必要があります。 このバランスは自動バイアスによって維持されます。 発振振幅がわずかに減少するとすぐに、バイアスも減少し、トランジスタがもう少し開き、ポンピングエネルギーの部分が増加します。 およびその逆。 XNUMX つ目は、ブースト電流パルスが、既存の振動に厳密に合わせて回路に入力されることを必要とします - 早くも遅くもありません。 位相バランスも自動的に維持されますが、このプロセスは理解するのがより困難です。 簡単にするために、真空三極管に基づく自己発振器の場合について説明します。 ランプを開くと、電子の束が陰極から陽極に移動し始めます。 このとき、アノード回路には電流が流れていません。 電流パルスは、電子の束がアノードに到達した後にのみ、アノード回路を通過します。 この間、一般に無視できる時間で、回路の振動の位相が変化し、プッシュ電流パルスはグリッドの電圧パルスより遅れます。 この遅れは、数度の位相角で表されます。 これは、いわゆる傾斜角度です (電流-電圧特性の傾斜と混同しないでください!)。 信号遅延の大きさを示す傾斜角は、電極間の距離と電子の速度に依存し、電子の速度はアノード電圧の大きさに依存します。 そのため、インパルスは遅く回路に入ります。 ジェネレーターはこれにどのように適応しますか? 回路の周波数で正確に発生するのではなく、この周波数のすぐ下で発生することがわかります。 交流電流が発振回路を流れる場合、ある場合、つまり電流が回路の周波数と正確に共振している場合、回路の電圧は電流と正確に同相になります。 他のすべての場合、回路上の電圧は電流よりも進むか、または遅れます。 したがって、発振器は、回路の電圧が昇圧電流パルスよりも正確にランプが遅れるのと同じ量だけ進む周波数を自動的に選択します。 高 Q 回路は周波数偏差に対して非常に鋭敏に反応することが知られています。 周波数偏差が非常に小さいと、位相偏差が大きくなります。 したがって、ランプの位相遅延を補償するには、発生器を回路の共振周波数からわずかに遠ざけるだけで済みます。 アノード電圧が変化すると、ランプの遅延も変化します。 発生器は別の周波数に切り替わり、その周波数で位相バランスが再び観察されます。 回路の品質係数が高い場合、周波数シフトは無視できます。 低 Q 回路では、発生器は同じ遅延を補償するために周波数をさらに大きく変更する必要があります。 信号遅延は、ランプだけでなく、トランジスタやマイクロ回路にも存在します。 そこでだけ、彼らの物理学はそれほど明白ではありません。 したがって、ランプまたはトランジスタの動作モードを変更することにより、生成周波数を変更できます。これは、周波数変調にも使用されます。 しかし、できないだけでなく、したくない場合はどうすればよいでしょうか。 まず、可能であれば電源を安定させ、次に、電波磁器またはポリスチレン製のリブ付きフレームに十分な太さの銀メッキ線でコイルを巻いた、可能な限り高い品質係数の発振回路を使用します。 フレームに強制ノッチがない場合は、降圧トランスからの加熱されたワイヤーでフレームを巻く必要があります。 冷却後、ワイヤーは収縮してフレームにしっかりとフィットし、ターンを固定します。 この目的のためにワニス、塗料などでコイルをコーティングします。 まったく受け入れられない。 発振器が 10 MHz を超える周波数で動作する場合、回路要素をプリント基板にはんだ付けしないでください。 回路で使用されるコンデンサとバリキャップは、追加の取り付けワイヤを使用せずに、コイルの端に直接はんだ付けする必要があります。 生成周波数が高く、必然的にトランジスタの寄生容量が回路の容量の重要な部分を占める場合、トランジスタ自体を表面実装によってコイルにはんだ付けする必要があります。 第三に、GPA には寄生容量が最小限のトランジスタを使用する必要があります。 多くの場合、VHF での発振器の自励を防ぐために、ゲートまたはベース回路に寄生防止抵抗が使用されます。 寄生発振を減衰するとともに、主回路の品質係数も低下します。 したがって、回路によって抵抗器が提供される場合でも、最初に抵抗器を取り付ける必要はありません。 それでも寄生発振が発生する場合は、寄生発振を除去するための他の方法を探す必要があります。これで効果が得られない場合は、数オームから始めて最小値の寄生防止抵抗のみを設置してください。 VHF での寄生励起は、受信および寄生放射のための追加のチャネルを作成するだけでなく、主電源の安定性を混乱させます。 寄生回路の品質係数は低い場合がありますが、寄生発振の振幅は不安定です。 オシレーターモードは常に変化しており、基本周波数の変化を引き起こし、その作成者を困惑させています。 周波数の不安定性は、いわゆる「プル」によって引き起こされる可能性があります。 発振器のシールドが不十分な場合、送信中に大きなピックアップが回路に影響を与え、主な発振と合流して、トランジスタの入力の位相が完全に乱れます。 したがって、生成頻度は「歩き」始めます。 管理措置-シールド。 パワーデカップリングとレベル図への準拠。自然振動の振幅はピックアップの振幅の何倍にもなります。 ここで述べたことの多くはそれほど重要ではないという反論があるかもしれません。 結局のところ、トランシーバーは機能し、ここで表明されている考えの多くに反して GPA が作成されます。 はい、彼らがやります。 しかし、どうやって？ さまざまな GPA を取得し、電源電圧を 10% 変更して、周波数メーターの周波数シフトを確認します。 もちろん、実際の作業では 10% の変化はなく、はるかに少ないですが、より明確にするためには、この方が便利です。 そうすれば、コイルをワニスでコーティングするとどのような周波数が不安定になるか、コンデンサやバリキャップをプリント基板に半田付けするとどの程度不安定になるかなど、すべてのミスがわかります。 電子周波数安定度の高い発振器は、それに応じて位相ノイズが低くなります。 ただし、デジタルスケールと CAFC で安定性が得られ、VPA 自体の設計が優れていない場合は、この限りではありません。 文学
著者: G. Gonchar (EW3LB)、Baranovic; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru
タッチエミュレーション用人工皮革
15.04.2024 Petgugu グローバル猫砂
15.04.2024 思いやりのある男性の魅力
14.04.2024
▪ 心電図識別技術 ▪ Himiway 電動自転車 Pony、Rambler、Rhino モデル
▪ カール大帝の征服はどのように進んだのでしょうか？詳細な回答 ▪ 記事 LPT を介して 300 個のロードを管理する。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典 ▪ 記事 XNUMX枚のカードで集中する。 フォーカスの秘密 記事へのコメント： 栄光 役に立つ記事。
ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー
www.diagram.com.ua |
他の記事も見る セクション 
科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：
このページのすべての言語