11 pravidel pro knstrukci p°esn²ch

vysokofrekvenΦnφch oscilßtor∙ s lad∞n²mi LC obvody

Ve vÜech p°φruΦkßch se uvßd∞jφ tato konstrukΦnφ pravidla pro dosa₧enφ nejlepÜφ stßlosti kmitoΦtu a nejmenÜφho zkreslenφ, ale ne vÜude je srozumiteln∞ vysv∞tlujφ. Uvedu, co konkrΘtn∞ pravidla znamenajφ.
 

1. ╚initel jakosti rezonanΦnφho obvodu mß b²t co nejvyÜÜφ.

╚φm vyÜÜφ je Q, tφm u₧Üφ je propustnΘ pßsmo a strm∞jÜφ fßzovß charakteristika. Oscilßtor, jeho₧ kmitoΦtov∞ zßvisl² obvod mß velkou Üφ°ku propustnΘho pßsma, (nap°. mφrn∞ nadkriticky vßzanß dvouobvodovß propust) je schopen kmitat na libovolnΘm kmitoΦtu, le₧φcφm v propustnΘm pßsmu, a i slab² vn∞jÜφ vliv tento kmitoΦet zm∞nφ. Oscilßtor s Üirokopßsmovou zp. vazbou lze snadno zasynchronizovat p°ivedenφm i nevelkΘho (ruÜivΘho) nap∞tφ o libovolnΘm kmitoΦtu, le₧φcφm v propustnΘm pßsmu. RezonanΦnφ kmitoΦet obvod∙ s mal²m Q je trochu ovliv≥ovßn i velikostφ ztrßtovΘho odporu, nejen indukΦnostφ a kapacitou. Oscilßtor s jakostnφm lad∞n²m obvodem je schopen kmitat jen ve velmi ·zkΘm rozsahu kmitoΦt∙ okolo rezonanΦnφ frekvence a ztrßtov² odpor tΘm∞° nemß vliv na kmitoΦet, tak₧e  oscilßtor nenφ tolik rozla∩ovßn ruÜiv²mi vlivy a nap∞tφmi indukovan²mi z okolφ. NφzkΘ Q okolo 25 ji₧ zhorÜuje stabilitu, Q=100 je dobrΘ. Dobr² Φinitel jakosti majφ na KV velkΘ jednovrstvΘ vzduchovΘ cφvky z tlustΘho drßtu, vinutΘ s mezerami mezi zßvity na keramiku. DΘlka cφvky se mß p°ibli₧n∞  rovnat pr∙m∞ru cφvky. Pou₧ijeme-li feritovΘ dola∩ovacφ jßdro, druh feritu musφ odpovφdat pracovnφmu kmitoΦtu. MalΘ mnohovrstvΘ cφveΦky z tenkΘho drßtku majφ nφzkΘ Q. Na SV a DV jsou dobrΘ divoce vinutΘ cφvky na kost°e s vφce sekcemi na hrnφΦkovΘm feritovΘm jßdru. Pro pßsmo SV jsou vhodnΘ i vφcevrstvΘ k°φ₧ov∞ vinutΘ vzduchovΘ cφvky z  vf lanka s dola∩ovacφm jadΘrkem. Izolace drßtu na vf cφvky je lepÜφ hedvßbnß ne₧ smaltovß. Smalt mß velk² tg delta a mezizßvitovß kapacita cφvky s velk²mi ztrßtami tak sni₧uje jakost obvodu.
 

2. Vazba aktivnφho prvku (elektronky, tranzistoru nebo IO) s lad∞n²m obvodem by m∞la b²t co nejvoln∞jÜφ.

Vstup i v²stup zesilovacφho prvku p°ipojujeme na co nejni₧Üφ odboΦky cφvky nebo kapacitnφho d∞liΦe, vazebnφ vinutφ mß mφt co nejni₧Üφ poΦet zßvit∙. To je d∙le₧itΘ jednak proto, aby vstupnφ a v²stupnφ kapacity aktivnφho prvku, kterΘ jsou v₧dy nestßlΘ, co nejmΘn∞ rozla∩ovaly obvod, za druhΘ proto, aby vstupnφ a v²stupnφ odpor akt. prvku co nejmΘn∞ tlumil lad∞n² obvod. Za t°etφ vstupnφ a v²stupnφ odpor i kapacita jsou nelineßrnφ a zp∙sobujφ zkreslenφ sinusovΘho pr∙b∞hu nap∞tφ. ZvlßÜt∞ nelinearita pln∞ otev°enΘho bipolßrnφho tranzistoru zp∙sobuje velkΘ zkreslenφ, u lamp a FET tranzistor∙ to nenφ tak zßva₧nΘ. Viz pravidlo Φ. 4. Ve sni₧ovßnφ poΦtu vazebnφch zßvit∙ jsme omezeni jen tφm, ₧e zesφlenφ smyΦky musφ b²t v∞tÜφ ne₧ 1. Pot°ebnΘ polohy odboΦek na cφvkßch nebo pom∞ry kapacit v kondenzßtorov²ch d∞liΦφch lze spoΦφst podle vzorc∙, uveden²ch v P°φruΦce pro navrhovßnφ el. obvod∙, str 308-312.
V oscilßtoru pro KV pßsma doporuΦuji kolektor vßzat na 1/3 poΦtu zßvit∙ nebo nφ₧e, bßzi na 1/10 nebo mΘn∞. Na SV a DV vß₧i kolektor na 1/10 vinutφ a bßzi asi na 1/30.
 

3. Nadbytek zesφlenφ ve zp∞tnovazebnφ smyΦce mß b²t co nejmenÜφ

Zesφlenφ celΘ smyΦky kladnΘ zp. vazby mß b²t jen o mßlo v∞tÜφ ne₧ 1.Tφm se p°edejde p°ebuzenφ zesilovacφho prvku, a z toho plynoucφho nelineßrnφho zkreslenφ, rozla∩ovßnφ a tlumenφ lad∞nΘho obvodu - viz bod 5. P°i p°φliÜ velkΘm zesφlenφ takΘ dochßzφ snßze k pravidelnΘmu kolφsßnφ amplitudy vlivem parazitnφch kmit∙ na nφzkΘ frekvenci.
 

4. Zesilovacφ prvek nesmφ posouvat fßzi

Zesilovacφ prvek spolu s obvody kladnΘ zp∞tnΘ vazby (tj. vÜe v oscilßtoru krom∞ lad∞nΘho obvodu) p°i pracovnφm kmitoΦtu nesmφ posouvat fßzi. Tranzistor v zapojeni SE obracφ fßzi o 180░, ale vazebnφ vinutφ bßze je zapojeno opaΦn∞, ne₧ kolektorovΘ, tak₧e celek mß posuv 0 stup≥∙. Lad∞n² obvod mß p°i rezonanci nulov² fßzov² posuv. Pokud zesilovaΦ posouvß fßzi, lad∞n² obvod bude kmitat mimo rezonanΦnφ kmitoΦet na frekvenci, p°i kterΘ posouvß fßzi tak, aby se fßzov² posuv zesilovaΦe vyrovnal. Podmφnkou vzniku a udr₧enφ kmit∙ je nulov² fßzov² posuv celΘ soustavy lad∞nΘho obvodu s zesilovaΦem p°i zisku v∞tÜφm ne₧ 1. Pokud lad∞n² obvod pracuje na boku rezonanΦnφ k°ivky, je vφce ovliv≥ovßn ruÜiv²mi vlivy, nebo¥ ho rozla∩uje nejen kolφsßnφ indukΦnosti a kapacity, ale i kolφsßnφ jakosti obvodu. To se stßvß nejvφce u oscilßtor∙ na vkv a vyÜÜφch pßsmech. Jestli₧e tranzistor pracuje blφzko meznφho kmitoΦtu, proud na v²stupu se zpo₧duje. Rad∞ji volφme tranzistor s  meznφm kmitoΦtem n∞kolikrßt vyÜÜφm, ne₧ je nejvyÜÜφ pracovnφ frekvence. Nemßme-li takov², posuv vyrovnßme vhodn²m vazebnφm obvodem, ker² fßzi vyrovnß.
 

5. Aktivnφ prvek mß pracovat v lineßrnφm re₧imu,

tj. ve t°φd∞ A, jinak se zvyÜuje zkreslenφ v²stupnφho signßlu a zhorÜuje stabilita kmitoΦtu. P°φpustn² re₧im je jeÜt∞ t°φda AB, kdy se tranzistor Φi lampa v zßpornΘ p∙lvln∞ zcela zav°e d°φve, ne₧ kmit dosßhne zßpornΘho vrcholu. Rozhodn∞ nelze p°esn² °φdicφ nebo m∞°icφ oscilßtor provozovat ve t°φd∞ C. Ve Smireninov∞ RadiotechnickΘ p°φruΦce pφÜφ, ₧e oscilßtory se obvykle navrhujφ jako zesilovaΦe t°φdy C, co₧ je omyl. Ve t°φd∞ C se provozuje v²konov² oscilßtor, kter² napßjφ vysokofrekvenΦnφ indukΦnφ pec, nikoliv oscilßtor do m∞°φcφho p°φstroje nebo komunikaΦnφho p°ijφmaΦe.
Nejvφce vadφ, kdy₧ se tranzistor v kladnΘm vrcholu zcela otevφrß a lad∞n² obvod ve ÜpiΦce zkratuje na napßjecφ zdroj. To, ₧e se v zßpornΘ p∙lvln∞ zcela zavφrß, tolik nevadφ. M∞kkΘ omezenφ zp∞tnovazebnφho signßlu usm∞rn∞nφm na bßzi, hradle Φi m°φ₧ce tolik nevadφ, pokud se tφm zßrove≥ zmenÜuje kladnΘ Φi zv∞tÜuje zßpornΘ stejnosm∞rnΘ p°edp∞tφ, a aktivnφ prvek se tak zavφrß. U elektronkov²ch a JFETov²ch oscilßtor∙ by amplituda m∞la b²t omezena usm∞rn∞nφm o m°φ₧ku mnohem d°φve, ne₧ dojde k saturaci na anod∞ Φi drainu. P°i malΘm p°ebytku zesφlenφ se amplituda ustßlφ na hodnot∞, kdy je signßl slab∞ omezovßn usm∞rn∞nφm v m°φ₧kovΘm nebo bßzovΘm obvodu (co₧ tolik nevadφ), zatφmco p°i velkΘm p°ebytku zesφlenφ se nap∞tφ omezφ saturacφ kolektoru Φi anody (to je chyba).
Pokud se oscilßtor p°ela∩uje v Üirok²ch mezφch a p°i lad∞nφ se siln∞ m∞nφ zisk smyΦky, nebo kdy₧ ₧ßdßme mimo°ßdnou kvalitu signßlu na jednΘ frekvenci, je vhodnΘ zavΘst zp∞tnovazebnφ regulaci amplitudy.
 

6. Stabilizujeme pracovnφ bod oscilßtoru.

Zm∞ny pracovnφho bodu, zp∙sobenΘ zm∞nou napßjecφho nap∞tφ, m∞nφ parazitnφ kapacity aktivnφho prvku a tφm rozla∩ujφ obvod. U pentodovΘho oscilßtoru se obvykle stabilizuje p°edevÜφm nap∞tφ 2. m°φ₧ky, kterß odd∞luje vstupnφ Φßst od v²stupnφ a siln∞ ovliv≥uje anodov² proud. Zm∞ny anodovΘho nap∞tφ majφ nepatrn² vliv na vlastnosti pentody, tak₧e se anodovΘ nap∞tφ obvykle nestabilizuje. Proud druhΘ m°φ₧ky je takΘ menÜφ ne₧ anodov², tak₧e staΦφ slabÜφ stabilizßtor. TranzistorovΘ oscilßtory napßjφme ze stabilizßtoru nap∞tφ a jejich pracovnφ bod stabilizujeme m∙stkov²m zapojenφm, pokud ovÜem nechceme pracovnφ bod °φdit regulßtorem amplitudy, udr₧ujφcφm stßlou velikost kmit∙. V jednoduch²ch oscilßtorech kapesnφch p°ijφmaΦ∙ se n∞kdy stabilizuje jen p°edp∞tφ bßze pomocφ n∞kolika sΘriov∞ spojen²ch diod. Nikdy nemodulujeme p°esn² oscilßtor zm∞nou pracovnφho bodu nf nap∞tφm. Zφskali bychom tak zkreslenou amplitudovou modulaci zßrove≥ se zkreslenou frekvenΦnφ modulacφ v²stupnφho nap∞tφ. Obvykle po°ebujeme jen jedn druh modulace a jin² je ne₧ßdoucφ. AM zφskßme v samostatnΘm modulßtoru, zapojenΘm za odd∞lovaΦem. Äßdßme-li kmitoΦtovou modulaci, pou₧ijeme v lad∞nΘm okruhu oscilßtoru varikap nebo reaktanΦnφ obvod s tranzistorem Φi lampou.
 

7. Cel² oscilßtor ud∞lßme mechanicky co nejpevn∞jÜφ.

M∞nφ-li se vzßjemnß poloha spoj∙ a souΦßstek vlivem ot°es∙, m∞nφ se parazitnφ kapacity a indukΦnosti a tφm se oscilßtor rozla∩uje. SouΦßstky sßzφme do ploÜn²ch spoj∙ nakrßtko, aby byly p°itisknuty b°φÜkem k desce a za v²vody k nφ p°ita₧eny. Kde to nenφ mo₧nΘ, pou₧ijeme distanΦnφ podlo₧ky a p°φchytky. PloÜn² spoj d∙kladn∞ p°iÜroubujeme k Üasi ve vÜech Φty°ech rozφch (velk² spoj i na vφce mφstech), nebo ho po obvodu p°ipßjφme k stφn∞nφ. DrßtovΘ spoje provßdφme rad∞ji tlustÜφmi tuh²mi drßty. TenkΘ drßtky od cφvek a jinΘ m∞kkΘ a poddajnΘ Φßsti obvodu p°ilepφme parafinem nebo peΦetnφm voskem k podkladu. Nepou₧φvßme pevn²ch lepidel, oscilßtor by pak neÜel opravit.
Cφvky impregnujeme lakem na ochranu vf obvod∙ nebo voskem, aby se mechanicky zpevnily a byly chrßn∞ny p°ed vzduÜnou vlhkostφ, kterß by zp∙sobila kolφsßnφ jakosti.
 

8. Cel² oscilßtor uzav°eme do stφnicφ kovovΘ krabiΦky,

aby nebyl rozla∩ovßn blφzk²mi p°edm∞ty, nap°. p°iblφ₧enφm ruky, a nep°ijφmal ani nevyza°oval ruÜivß nap∞tφ. Je vhodnΘ navφc krytem stφnit cφvku od ostatnφch souΦßstek oscilßtoru. V pßsmu SV a DV se osv∞dΦila hrneΦkovß feritovß jßdra s mezerou, kterß majφ velmi malΘ vn∞jÜφ rozptylovΘ magnetickΘ pole.
Kvalita stφn∞nφ zßvisφ na zp∙sobu pou₧itφ. Oscilßtor v rßdiu nebo televizoru dßme do jednoduchΘ krabiΦky z tenkΘho pocφnovanΘho plechu, p°esn² m∞°icφ vysφlaΦ by m∞l mφt dvojitΘ stφn∞nφ s tlust²mi st∞nami. Spoje by m∞ly b²t v celΘ Üφ°i dob°e spßjenΘ nebo sva°enΘ, nejlepÜφ je ovÜem odlitek. Sk°φ≥ka, kterß je dokonale t∞snß pro vf proud, je i vodot∞snß. Viz Smireninova p°φruΦka a Horßkova Elektronickß m∞°enφ.
 

9. Oscilßtor nevystavujeme velk²m teplotnφm zm∞nßm.

IndukΦnost cφvky i kapacita kondenzßtoru v lad∞nΘm okruhu jsou teplotn∞ zßvislΘ. Pokud oscilßtor tepeln∞ nevykompenzujeme, zm∞ny teploty ho budou rozla∩ovat. Kompenzace je mo₧nß jen oscilßtor∙ pevn²ch nebo lad∞n²ch v ·zkΘm rozsahu. Provßdφme ji tak, ₧e kapacitu v ladicφm okruhu posklßdßme z kondenzßtor∙ s takov²m zßporn²m teplotnφm souΦinitelem, aby v²sledn² zßporn² teplotnφ souΦinitel kapacity vyrovnal kladn² teplotnφ souΦinitel indukΦnosti. N∞kdy se pou₧φvß diferencißlnφ kapacitnφ trimr se dv∞ma pevn²mi kondenzßtory, z nich₧ ka₧d² mß jin² teplotnφ souΦinitel kapacity.
V p°φstroji oscilßtor umφstφme co nejdßle od v²konov²ch prvk∙, kterΘ jsou zdrojem tepla. V n∞kter²ch p°φstrojφch se osv∞dΦilo oscilßtor (kter² musφ mφt nepatrn² p°φkon) vΦetn∞ plechovΘ stφnicφ krabiΦky umφstit do tepeln∞ izolujφcφ sk°φ≥ky z p∞novΘho polystyrenu. V nejnßroΦn∞jÜφch aplikacφch pou₧ijeme krystalov² oscilßtor a dßme ho do termostatu.
 

10. Nepou₧itΘ cφvky se zkratujφ

Mßme-li p°ela∩ovan² oscilßtor pro vφce rozsah∙ s p°epφnan²mi cφvkami, p°epφnaΦ zapojφme tak, aby nepou₧itΘ cφvky zkratoval nebo zatlumil mal²m odporem. Odpojenß cφvka se svojφ parazitnφ mezizßvitovou kapacitou tvo°φ rezonanΦnφ okruh, lad∞n² v²Üe, ne₧ je pracovnφ pßsmo cφvky. Pracuje-li oscilßtor na vyÜÜφm rozsahu, p°i nalad∞nφ na kmitoΦet vlastnφ rezonance cφvky ni₧Üφho rozsahu tato cφvka odsßvß energii z cφvky vyÜÜφho rozsahu. To se projevφ v²razn²m poklesem a kolφsßnφm amplitudy kmit∙, nebo dokonce v²padkem oscilacφ na tΘto frekvenci. Zkratovßnφm nebo zatlumenφm cφvky pro ni₧Üφ rozsah, kdy₧ se tato nepou₧φvß, tomuto ÜkodlivΘmu jevu zabrßnφme.
 

11. Odd∞lenφ v²stupu

V²stup p°ipojujeme na vinutφ s mal²m poΦtem zßvit∙ nebo na nφzkou odboΦku kapacitnφho d∞liΦe a za oscilßtor zapojujeme odd∞lovacφ zesilovaΦ s velk²m vstupnφm odporem, mal²m zkreslenφm a kter² by m∞l mφt mal² zp∞tn² p°enos. Vhodn² je tranzistor v zapojenφ se spoleΦn²m emitorem se zßpornou zp∞tnou vazbou neblokovan²m emitorov²m odporem. P°i velk²ch po₧adavcφch na odd∞lenφ lze za n∞j jeÜt∞ dßt tranzistor v zapojenφ SB a vytvo°it tak kask≤dov² zesilovaΦ.

DoporuΦenß literatura :

[1] L. K°iÜ¥an, V. Vachala: P°φruΦka pro navrhovßnφ elektronick²ch obvod∙, Praha, SNTL 1982.
[2] B.A. Smirenin a kol. : Radiotechnickß p°φruΦka, Praha, SNTL 1955.


 Strßnku vytvo°il Ing. Petr JenφΦek, p°φpadnΘ dotazy posφlejte na adresu pjenicek@seznam.cz