Жан-Поль Эймишен - Электроника?.. Нет ничего проще!

Л. — Но я никогда и не говорил, что это синусоида. Если внимательно проанализировать полученное напряжение, то кроме постоянной составляющей и переменной составляющей с частотой 100 гц можно обнаружить гармоники, которые и придают кривой такую странную форму. Впрочем, с помощью фильтра очень легко устранить гармоники и оставить одну переменную составляющую с частотой 100 гц.

Н. — Хорошо, но если там имеется фильтр, система не годится для применения на всех частотах.

Л. — Полностью согласен, но я никогда не претендовал, что показываю тебе абсолютно универсальный удвоитель частоты.

Н. — Но тогда твое отфильтрованное напряжение 100 гц можно было бы подать на другую аналогичную систему, полученные 200 гц вновь отфильтровать и в свою очередь…

Л. — Браво, Незнайкин, ты прекрасно понял, что часто целесообразно производить несколько последовательных умножений частоты. Так, например, для получения колебании с частотой 185,25 Мгц, о которых я тебе уже говорил, лучше всего воспользоваться кварцевым генератором с частотой 10,29 Мгц.

Утроив частоту методом, использующим колебательный контур, настроенный на третью гармонику кварца, с которым я тебя уже познакомил, получим 30,87 Мгц. Подадим колебание с полученной частотой на вход усилителя, работающего в режиме насыщения и имеющего тенденцию выдавать не столько импульсы, сколько гармоники. Колебательный контур, настроенный на его третью гармонику, позволит выделить колебание с частотой 92,62 Мгц. Удвоив ее, получим требующуюся нам частоту 185,25 Мгц (рис. 77).

Рис. 77. Кварцевый генератор, работающий на частоте 10,29 Мгц, в сочетании с двумя утраивающими и одним удваивающим частоту каскадами дает частоту 185,25 Мгц с такой же стабильностью, что и кварцевый генератор, хотя кварцев на такую частоту нет.

Н. — Если частоту сигнала можно умножить, то вполне законно предположить, что ее можно и разделить. Это правильно, Любознайкин?

Л. — Ты сделал правильный вывод. Я бы даже сказал, что разделить частоту легче, чем умножить. Для этого существует несколько способов, и мы последовательно рассмотрим основные из них. Если частота изменяется относительно мало, можно взять импульсный генератор и синхронизировать его подлежащей делению частотой.

Н. — Что ты называешь импульсным генератором?

Л. — Например, мультивибратор. Принцип работы этого устройства проще, чем ты думаешь. Его схему я подготовил для тебя на рис. 78.

Рис. 78. Мультивибратор на двух транзисторах. Транзисторы поочередно запираются и отпираются: когда один из них заперт, другой находится в состоянии насыщения и наоборот.

Н. — Действительно, при рассмотрении схема не производит впечатления сложной. Но теперь я не очень доверяю твоим подобным заявлениям. Можно сказать, что это двухкаскадный усилитель, выход которого замкнули на вход.

Л. — Абсолютно верно, и именно по этой причине устройство начинает генерировать. Вспомни, что я рассказывал тебе о дифференцирующих схемах, и ты довольно легко поймешь, как работает новая. Предположим, что вначале ток проводит транзистор Т 1 и что он находится даже в состоянии насыщения. Схема между его коллектором, эмиттером и базой оказывается как бы замкнутой накоротко. Мы должны предположить, что в этот момент транзистор Т 2 заперт, так как напряжение на его базе отрицательное. В этих условиях протекающий по резистору R 4 ток, разряжая конденсатор С 2 , стремится снизить отрицательный потенциал базы этого транзистора (и даже сделать его положительным). В один прекрасный момент база Т 2 становится положительной…

Н. — Тогда этот транзистор тоже начинает пропускать ток и также достигает состояния насыщения, и на этом все останавливается.

Л. — He торопись, Незнайкин. Если транзистор Т 2 начнет проводить ток, то потенциал его коллектора, который был равен +E , резко упадет до нуля. Это резкое изменение через конденсатор С 1 будет полностью передано на базу транзистора Т 1 . База резко станет отрицательной, и транзистор Т 1 окажется запертым. Одновременно с этим повышение потенциала коллектора транзистора Т 1 приводит к заряду конденсатора С 2 и тем самым поможет транзистору Т 2 достичь состояния насыщения.

Так как база транзистора Т 1 имеет отрицательный потенциал, протекающий по резистору R 3 ток разряжает конденсатор С 1 и повышает потенциал базы Т 1 до тех пор, пока он достигнет небольшого положительного значения. В этот момент транзистор Т 1 начнет пропускать ток, что вызовет запирание транзистора Т 2 , и все начнется сначала. На рис. 79 я нарисовал тебе изменения напряжений на коллекторах и на базах обоих транзисторов.

Н. — Я примерно догадываюсь, как это происходит. По сути дела напряжения на базах имеют примерно такую же форму, как и на рис. 69, и это вполне нормально, потому что эти напряжения получены после цепочек связи, состоящих из конденсаторов и резисторов. Но меня изрядно удивляет форма напряжений на коллекторах. Почему напряжение так медленно повышается и так резко падает?

Л. — Медленный подъем кривой объясняется очень просто. Когда, например, транзистор Т 1 запирается, потенциал его коллектора не может быстро повышаться, так как для этого конденсатор С 2 должен зарядиться через резистор R 1 . Это придает кривой, о которой ты говоришь, закругленную форму.

А когда транзистор, например Т 1 , резко отпирается, то схема по его коллектору как бы замыкается накоротко. Этим и объясняется большая крутизна спада напряжения на коллекторах, которую можно видеть на кривых изменения потенциалов коллекторов Т 1 и Т 2 . Кроме того, не следует забывать, что обе базы транзисторов не могут одновременно стать положительными. Как только база оказывается под малым положительным потенциалом, переход база — эмиттер становится проводящим, образуя настоящее короткое замыкание на корпус. Этим и объясняются горизонтальные участки кривых напряжений обеих баз на рис. 79.