RU2364019C2

RU2364019C2 - High-frequency generator of sine-wave oscillations

Info

Publication number: RU2364019C2
Application number: RU2006138344/09A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Борисович Муралев (RU); Анатолий Борисович Муралев
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2009-08-10
Also published as: RU2006138344A

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and measurements. Proposed HF sine-wave generator comprises LC-circuit, differential amplifying stage built around two bipolar and field transistors, two capacitors, variable resistor and shunting capacitor, power supply and resistive circuits that define DC operating conditions of the transistors.

EFFECT: simpler adjustment of HF generator and higher stability.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, измерительной техники и решает задачу генерации высокочастотных (ВЧ) синусоидальных колебаний.The invention relates to the field of radio engineering, measuring equipment and solves the problem of generating high-frequency (HF) sinusoidal oscillations.

Известен LC-генератор синусоидальных колебаний [Петин Г. Высокостабильный двухточечный генератор. - Радиолюбитель, 1997, №7, с.34], включающий LC-контур, биполярный и полевой транзисторы разного типа проводимости и три резистора, задающие режимы работы транзисторов по постоянному току.Known LC-generator of sinusoidal oscillations [Petin G. Highly stable two-point generator. - Amateur radio, 1997, No. 7, p. 34], including an LC circuit, bipolar and field effect transistors of various types of conductivity and three resistors that specify the operating modes of the transistors for direct current.

Недостатком аналога является невозможность генерации высоких (десятки МГц и более) частот и сложность настройки устройства, так как для получения неискаженного синусоидального сигнала заданной амплитуды приходится подбирать величины сразу трех резисторов.The disadvantage of the analogue is the impossibility of generating high (tens of MHz or more) frequencies and the complexity of tuning the device, since in order to obtain an undistorted sinusoidal signal of a given amplitude, you have to select the values of three resistors at once.

Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является высокочастотный генератор на базе дифференциального усилительного каскада в петле положительной обратной связи [Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982. - с.297.], включающий два транзистора одного типа проводимости, резистор и LC-контур, причем эмиттеры транзисторов соединены между собой и подключены к первому выводу резистора, на второй вывод которого подано напряжение питания соответствующей полярности, коллектор первого транзистора и база второго транзистора подключены к общему проводу, коллектор второго транзистора соединен с первым выводом LC-контура и с базой первого транзистора, а второй вывод LC-контура подключен к общему проводу,The closest analogue, coinciding with the claimed invention in the largest number of essential features, is a high-frequency generator based on a differential amplifier stage in a positive feedback loop [U. Titze, K. Schenk. Semiconductor circuitry. - M .: Mir, 1982. - p.297.], Which includes two transistors of the same type of conductivity, a resistor and an LC circuit, and the emitters of the transistors are interconnected and connected to the first output of the resistor, the second output of which is supplied with a voltage of the corresponding polarity , the collector of the first transistor and the base of the second transistor are connected to the common wire, the collector of the second transistor is connected to the first terminal of the LC circuit and the base of the first transistor, and the second terminal of the LC circuit is connected to the common wire,

Недостатком данного устройства является сложность его настройки, так как для устойчивой генерации неискаженного синусоидального сигнала заданной амплитуды необходимо с высокой точностью подбирать величину резистора, определяемую добротностью LC-контура, крутизной передаточных характеристик используемых транзисторов, генерируемой частотой и напряжением питания.The disadvantage of this device is the difficulty of its configuration, since for stable generation of an undistorted sinusoidal signal of a given amplitude, it is necessary to select with high accuracy the value of the resistor, determined by the quality factor of the LC circuit, the steepness of the transfer characteristics of the used transistors, the generated frequency and voltage.

Вышеуказанные недостатки устраняются тем, что высокочастотный генератор синусоидальных колебаний с дифференциальным усилительным каскадом на первом и втором транзисторах и LC-контуром, содержит резистивную цепь на входе первого транзистора, задающую режим его работы по постоянному току, резистивную цепь на входе второго транзистора, задающую режим его работы по постоянному току, а дифференциальный усилительный каскад выполнен на первом и втором транзисторах разного типа проводимости, причем первый из них биполярный, а второй полевой, при этом эмиттер биполярного транзистора соединен с одним из выводов переменного резистора и шунтирующего конденсатора, вторые выводы которых подключены к истоку полевого транзистора, база биполярного транзистора соединена через конденсатор с общим проводом, коллектор биполярного транзистора соединен с первым выводом LC-контура и через разделительный конденсатор - с затвором полевого транзистора, к стоку которого подключен источник питания соответствующей полярности, а второй вывод LC-контура соединен с общим проводом.The above disadvantages are eliminated by the fact that the high-frequency sinusoidal oscillator with a differential amplifier stage at the first and second transistors and an LC circuit, contains a resistive circuit at the input of the first transistor, specifying the mode of its DC operation, a resistive circuit at the input of the second transistor, specifying its mode DC operation, and the differential amplifier stage is performed on the first and second transistors of different types of conductivity, the first of which is bipolar, and the second field, the emitter of the bipolar transistor is connected to one of the terminals of the variable resistor and the shunt capacitor, the second terminals of which are connected to the source of the field-effect transistor, the base of the bipolar transistor is connected through a capacitor to a common wire, the collector of the bipolar transistor is connected to the first terminal of the LC circuit and through the isolation capacitor - with a gate of a field-effect transistor, to the drain of which a power source of the corresponding polarity is connected, and the second terminal of the LC circuit is connected to a common wire.

Использование для настройки переменного резистора, шунтированного конденсатором, соединяющих эмиттер с истоком транзисторов разного типа проводимости, позволяет упростить настойку генератора при сохранении простоты схемотехнического решения.Using for tuning a variable resistor shunted by a capacitor connecting the emitter with the source of transistors of different types of conductivity allows simplifying the tune of the generator while maintaining the simplicity of the circuitry.

Для повышения стабильности частоты генерируемых колебаний, между базой биполярного транзистора и общим проводом дополнительно подключен кварцевый резонатор, резонансная частота которого или ее обертон совпадает с резонансной частотой LC-контура.To increase the frequency stability of the generated oscillations, a quartz resonator is additionally connected between the base of the bipolar transistor and the common wire, the resonant frequency of which or its overtone coincides with the resonant frequency of the LC circuit.

На фиг.1 и 2 показаны генераторы, дифференциальные усилительные каскады которых, в петле положительной обратной связи, собраны на транзисторах разного типа проводимости, причем эмиттер биполярного транзистора соединен с переменным резистором и конденсатором, вторые выводы которых соединены с истоком полевого транзистора.Figures 1 and 2 show generators whose differential amplifier stages, in a positive feedback loop, are assembled on transistors of various types of conductivity, the emitter of a bipolar transistor connected to a variable resistor and capacitor, the second terminals of which are connected to the source of the field-effect transistor.

Генератор, изображенный на фиг.1, содержит биполярный p-n-p транзистор VT1 (например, КТ363А), полевой n-канальный транзистор VT2 (например, КП303, КП364 или КП307), LC-контур (индуктивность L1 1 мкГн и конденсатор С1 27пФ), конденсаторы С2 и С3 по 100 пф, С4 - 1000 пФ, переменный резистор R2 15 кОм, резисторы R1 и R3 по 1 МОм. База биполярного транзистора VT1 соединена с первыми выводами резистора R1 и конденсатора С4, вторые выводы которых соединены с общим проводом. Эмиттер биполярного транзистора VT1 соединен с переменным резистором R2 и конденсатором С2, вторые выводы которых соединены с истоком полевого транзистора VT2. Коллектор биполярного транзистора VT1 соединен с первым выводом LC-контура и через конденсатор С3 с затвором полевого транзистора VT2, а затвор полевого транзистора VT2 подключен через резистор R3 к общему проводу. Сток полевого транзистора VT2 соединен с источником напряжения постоянного тока U1, например, +5 В, второй вывод LC-контура соединен с общим проводом. При указанных значениях параметров LC-контура частота генерации составляет около 30 МГц.The generator shown in Fig. 1 contains a bipolar pnp transistor VT1 (for example, KT363A), a field n-channel transistor VT2 (for example, KP303, KP364 or KP307), an LC circuit (inductance L1 1 μH and capacitor C1 27pF), capacitors C2 and C3 at 100 pF, C4 at 1000 pF, variable resistor R2 15 kΩ, resistors R1 and R3 at 1 MΩ. The base of the bipolar transistor VT1 is connected to the first terminals of the resistor R1 and capacitor C4, the second terminals of which are connected to a common wire. The emitter of the bipolar transistor VT1 is connected to a variable resistor R2 and a capacitor C2, the second terminals of which are connected to the source of the field-effect transistor VT2. The collector of the bipolar transistor VT1 is connected to the first terminal of the LC circuit and through the capacitor C3 with the gate of the field effect transistor VT2, and the gate of the field effect transistor VT2 is connected through a resistor R3 to a common wire. The drain of the field effect transistor VT2 is connected to a DC voltage source U1, for example, +5 V, the second terminal of the LC circuit is connected to a common wire. At the indicated values of the parameters of the LC circuit, the generation frequency is about 30 MHz.

Устройство работает следующим образом. Дифференциальный усилительный каскад на транзисторах разного типа проводимости VT1 и VT2 образует петлю положительной обратной связи, глубину которой регулируют изменением величины переменного резистора R2. Наличие шунтирующего конденсатора С2 обеспечивает устойчивую работу генератора во всем диапазоне изменения R2. Выходной сигнал снимают либо с истока транзистора VT2, либо с отвода катушки индуктивности L1 с любым желаемым коэффициентом трансформации.The device operates as follows. The differential amplifier stage on transistors of different types of conductivity VT1 and VT2 forms a positive feedback loop, the depth of which is regulated by changing the value of the variable resistor R2. The presence of a shunt capacitor C2 ensures stable operation of the generator in the entire range of R2. The output signal is taken either from the source of the transistor VT2, or from the tap of the inductor L1 with any desired transformation ratio.

Генератор с кварцевой стабилизацией частоты выходного сигнала показан на фиг.2. Он содержит биполярный p-n-p транзистор VT1 (например, КТ363А), полевой n-канальный транзистор VT2 (например, КП364, КП303 или КП307), LC-контур (индуктивность L1 1 мкГн и конденсатор С1 27 пФ), конденсаторы С4, С2 и С3 по 100 Ф, переменный резистор R2 15 кОм, резисторы R1 и R3 по 1 МОм и кварцевый резонатор ZQ1, причем резонансная частота кварцевого резонатора совпадает с резонансной частотой LC-контура. На сток транзистора VT2 подают питающее напряжение U1 постоянного тока, например, +5 В. При указанных значениях параметров LC-контура частота генерации составляет около 30 МГц.A generator with quartz stabilization of the frequency of the output signal is shown in figure 2. It contains a bipolar pnp transistor VT1 (for example, KT363A), an n-channel field effect transistor VT2 (for example, KP364, KP303 or KP307), an LC circuit (inductance L1 1 μH and capacitor C1 27 pF), capacitors C4, C2 and C3 in 100 F, variable resistor R2 15 kΩ, resistors R1 and R3 each 1 MΩ and a quartz resonator ZQ1, and the resonant frequency of the quartz resonator coincides with the resonant frequency of the LC circuit. The DC voltage U1, for example, +5 V, is supplied to the drain of transistor VT2. For the indicated values of the parameters of the LC circuit, the generation frequency is about 30 MHz.

Устройство работает следующим образом. Дифференциальный усилительный каскад на транзисторах разного типа проводимости VT1 и VT2 образует петлю положительной обратной связи, глубину которой регулируют изменением величины переменного резистора R2. Наличие шунтирующего конденсатора С2 обеспечивает устойчивую работу генератора во всем диапазоне изменения R2. Резистор R1 задает режим работы VT1 по постоянному току. Кварцевый резонатор ZQ1 захватывает генерируемую частоту и удерживает ее с высокой стабильностью.The device operates as follows. The differential amplifier stage on transistors of different types of conductivity VT1 and VT2 forms a positive feedback loop, the depth of which is regulated by changing the value of the variable resistor R2. The presence of a shunt capacitor C2 ensures stable operation of the generator in the entire range of R2. Resistor R1 sets the VT1 DC mode of operation. The ZQ1 crystal resonator captures the generated frequency and holds it with high stability.

Выходной сигнал снимают либо с истока транзистора VT2, либо с отвода катушки индуктивности L1 с любым желаемым коэффициентом трансформации.The output signal is taken either from the source of the transistor VT2, or from the tap of the inductor L1 with any desired transformation ratio.

Claims

1. A high-frequency generator of sinusoidal oscillations, comprising a differential amplifier stage at the first and second transistors and an LC circuit, characterized in that it contains a resistive circuit at the input of the first transistor, specifying the mode of its DC operation, a resistive circuit at the input of the second transistor, specifying the mode his work on direct current, and the differential amplifier stage is made on the first and second transistors of different types of conductivity, the first of which is bipolar, and the second is field, with this emitt p of the bipolar transistor is connected to one of the terminals of the variable resistor and the shunt capacitor, the second terminals of which are connected to the source of the field-effect transistor, the base of the bipolar transistor is connected through a capacitor to a common wire, the collector of the bipolar transistor is connected to the first terminal of the LC-circuit, and through the isolation capacitor to the gate field transistor, to the drain of which a power source of the corresponding polarity is connected, and the second terminal of the LC circuit is connected to a common wire.

2. The device according to claim 1, characterized in that a quartz resonator is additionally connected between the base of the bipolar transistor and the common wire, the resonant frequency of which or its overtone coincides with the resonant frequency of the LC circuit.