Jsem členem
        Historického Radioklubu Československého.

LC oscilátory s jednoduchou stabilizací amplitudy


Oscilátor s kapacitním děličem

Sestavil jsem oscilátor laděný dvojitým ladicím kondenzátorem se stabilizovanou amplitudou. Cívka je bez odbočky, oscilátor používá kapacitní dělič, je to něco mezi Clappovým a Colpitsovým zapojením. Poměr přeladění kmitočtu je větší než 2,45x a při tom se změní amplituda jen o 3%.

Oscilátory s kapacitním děličem laděné jednoduchým ladicím kondenzátorem bez stabilizace silně mění amplitudu při ladění, takže se hodí jen pro velmi malý ladicí rozsah. Už jsem kdysi dělal Clappův oscilátor laděný dvojitým kondenzátorem, u kterého při přeladění 1.3x se amplituda měnila málo (kolísání pod 10%) i bez stabilizace, ale bylo velmi pracné vybrat pevné kondíky připojené paralelně k ladicímu.

Pro široce laděné oscilátory se nejlépe hodí Meissnerovo nebo Hartleyovo zapojení ve kterém má cívka několik odboček. Takový oscilátor se stabilizovanou amplitudou jsem už před pár lety popsal na stránce Široce laditelný oscilátor se stálou amplitudou, ten umožňuje přeladění větší než 3 při malém kolísání amplitudy. Jednodušší zapojení Meissnerova oscilátoru je v posledním odstavci tohoto článku. Výroba cívky pro Meissnerův nebo Hartleyův oscilátor je ale pracná.

Schema oscilátoru s kapacitním děličem Zde popisované zapojení neumožňuje tak široké ladění jako Meissnerův oscilátor, ale výhodou je jednoduchá cívka. Dvojitý ladicí kondenzátor se dá snadno sehnat ze starého radiopřijímače. Zapojení je málo citlivé na odchylky hodnot součástek, jen cívka L1 a kondíky v rezonančním obvodě musí být přesné a s malými ztrátami. Použil jsem kvalitní cívku L1 na feritovém hrnku s mezerou s jakostí větší než 100 na dolním konci rozsahu. Cívka L2 je jen pomocná tlumivka, která zvětšuje impedanci v přivodu proudu do kolektoru tranzistoru, na její kvalitě nezáleží.

Báze tranzistoru je na laděný okruh vázaná volně přes kapacitní dělič C1, C2 jednak proto, aby proudové rázy při otevření D3 nezvětšovaly zkreslení a za druhé protože vstupní kapacita tranzistoru je velká a při těsné vazbě by její teplotní změny rozlaďovaly oscilátor. Regulace amplitudy zajišťuje přivření tranzistoru zavedením záporného proudu do báze ještě mnohem dříve, než se tranzistor plně otevře a dostane se do saturace. Díky tomu tranzistor pracuje v lineární oblasti a signál je málo zkreslený. Tranzistor také trochu linearizuje neblokovaný odpor R3 v emitoru, který vytváří slabou zápornou zpětnou vazbu.  Odpor R1 jsem vybral tak, aby tranzistorem tekl při rozpojené kladné vazbě (odpojené L1) 1 mA a na R3 se ztrácelo 27 mV. Tím se napěťové zesílení tranzistoru zmenšuje asi na polovinu a převodní charakteristika je vytvarována na měkké nasazení oscliací. Po rozkmitání regulátor zmenší celkový stejnosměrný proud tekoucí tranzistorem.

Nyní popíši regulaci amplitudy. Usměrňovač (zdvojovač) s diodami D1 a D2 usměrňuje vf napětí na kolektoru. Pokud mezivrcholová hodnota vf kolektorového napětí zmenšená o úbytky na diodách překročí prahové napětí  červené LED diody, což je při malém proudu asi 1 V, tak se otevře LED1 i dioda D3 a odvádí proud z báze tranzistoru. V usměrňovači nejsou žádné filtrační kondenzátory, takže regulační smyčka je rychlá, působí okamžitě  v každé periodě vf napětí, což je dobře. VF napětí na kolektoru je asi 2,5 V mezivrcholově, efektivní napětí je 0,88 V. Odpor R4 zajišťuje rychlejší vybití C4 a parazitních kapacit při poklesu vf napětí, a tak zlepšuje stabilitu smyčky - brání parazitním kmitům na nízké frekvenci.


Zde jsou průběhy napětí na elektrodách tranzistoru:
oscilogram napětí na bázi oscilogram napětí na kolektoru
Doba otevření tranzistoru je kratší, než půl periody, takže tranzistor pracuje ve třídě C. Drobný zákmit na oscilogramu asi 1 dílek zleva není na oscilátorovém signálu, ale je to vada mého osciloskopu. Na dalších kmitech stejného signálu dále zleva to není.
Oscilogram napětí na emitoru

Zátěž je připojena přes kapacitní dělič C3 a C7, aby co nejméně ovlivňovala oscilátor.

Zapojení jsem zkoušel s běžnými nevybíranými součástkami a uspořádáním typu vrabčí hnízdo bez stínicí krabičky. Za těchto podmínek byla krátkodobá stabilita kmitočtu během 1 hodiny 4*10-4. Při použití kvalitních součástek a pečlivém mechanickém provedení by byla stabilita lepší.

Oscilátor funguje i na vyšších kmitočtech v pásmu KV, při použití kvalitní cívky 0,53 µH kmitá až do 39 MHz. Pro provoz v KV pásmu je třeba použít tranzistor s vysokým mezním kmitočtem, třeba KSY71 nebo BF199, a zvětšít C2 na 150 pF, tím se ale zmenší rozsah přeladění. Po výměně tranzistoru se musí změnit R1, který nastavuje pracovní bod, abych zachoval Ic=1 mA. Na vysokých kmitočtech by oscilátor možná lépe pracoval při větším Ic a menším R3, ale to jsem nezkoušel.
Na vysokých kmitočtech už nefunguje tak dobře stabilizace amplitudy, takže ta se při ladění více mění. V blízkosti 39 MHz už amplituda kmitů dosti klesala.

Tabulka součástek a frekvenčních rozsahů:
L1
[µH]
C2
[pF]
fmin
[MHz]
fmax
[MHz]
106 47 0,903 2,22
6,8 150 3,57 10,14
2,2 150 7 22
0,53 150 12,5 39

Meissnerův oscilátor s jednoduchou stabilizací amplitudy

Schema meissnerova oscilátoruPopisuji zde Meissnerův oscilátor s jednoduchou stabilizací amplitudy pomocí diod a LED. Princip stabilizace je obdobný, jako u Colpitsova oscilátoru v předchozí kapitole. S cívkou 48 µH, kterou jsem měl po ruce je ladicí rozsah 1,045 až 3,937 MHz. Cívka je na hrníčkovém feritovém jádru, které má největší Q na dolním konci rozsahu, takže její jakost s rostoucím kmitočtem klesá, což usnadňuje stabilizaci amplitudy. Dosažený poměr přeladění je 3,76, amplituda na horním konci pásma klesne o 5%, což je pravděpodobně způsobeno přílišným poklesem Q cívky na horním konci pásma, protože při stálém Q rezonančního okruhu u Meissnerova oscilátoru laděného kondenzátorem amplituda s kmitočtem stoupá. Pro tento rozsah by byla vhodnější cívka na jiném jádře, které jsem momentálně neměl.

Tento způsob regulace amplitudy je jednodušší než jaký mám popsaný na webu v článku Široce laditelný oscilátor se stálou amplitudou, a také o trochu méně přesný, ale myslím, že v mnoha aplikacích dostačí.



Zpět na obsah Jeníčkových radiotechnických stránek

Zpět na domovskou stránku Petra Jeníčka


Tato stránka byla naposledy aktualizována 19.2.2021. Stránku vytvořil Ing. Petr Jeníček. Případné dotazy posílejte na adresu: pjenicek (zavinac) seznam . cz