Михаил Адаменко - Шпионские штучки, или Секреты тайной радиосвязи

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.

В активном элементе высокочастотного генератора, выполненном на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, нагрузка подключена в цепь эмиттера транзистора, а выходное напряжение снимается с эмиттера по отношению к шине корпуса. Входное сопротивление такого каскада, часто называемого эмиттерным повторителем, в десятки раз выше, чем у каскада с общим эмиттером, а выходное сопротивление, наоборот, сравнительно мало. Помимо этого коэффициент усиления по току у эмиттерного повторителя почти такой же, как и у каскада по схеме с общим эмиттером. Однако коэффициент усиления по напряжению близок к единице, причем всегда меньше ее. Необходимо отметить, что в схеме с общим коллектором отсутствует фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами.

Расчеты показывают, что практическая реализация LC-генератора по схеме емкостной трехточки при включении транзистора по переменному току по схеме с общим коллектором представляет определенные трудности вследствие сравнительно малой индуктивности катушки резонансного контура (до единиц нГн). Поэтому при разработке ВЧ-генераторов малогабаритных транзисторных радиопередающих устройств часто используется схемотехническое решение, основанное на замене катушки с малой индуктивностью последовательно включенными конденсатором и катушкой индуктивности. При этом на рабочей частоте комплексное сопротивление этого последовательного колебательного контура должно быть таким же, как и у катушки в классической схеме трехточки. Впервые использовать последовательный колебательный контур в LC-генераторе по схеме емкостной трехточки предложил в 1948 году американский изобретатель Джеймс Клапп (James Clapp), поэтому часто такую схему называют схемой Клаппа. Отличительной особенностью LC-генераторов, выполненных по схеме Клаппа, является сравнительно высокая стабильность частоты.

Принципиальная схема одного из вариантов LC-генератора, выполненного по схеме Клаппа на биполярном транзисторе, включенном по переменному току по схеме с общим коллектором, приведена на рис. 3.9.