Генератор Колпитца на каскаде с ОБ.

[YS]

Итак, товарищи, как явствует из названия, речь пойдет о генераторе Колпитца на каскаде с ОБ aka емкостная трехточка, наиболее распространенной схеме в любительском радиомикрофоностроении, а конкретно о теории его работы. Побуждением к созданию этой темы послужило желание раз и навсегда разобраться во всех подробностях в том, КАК же он работает, в сочетании с тем, что я нигде еще не встречал удобоваримого описания принципов функционирования этой схемы - под понятием "удобоваримое" я понимаю четкое и полное изложение теории работы со всеми необходимыми графиками и уравнениями. Все, что я видел - либо рекомендации по сборке и настройке, либо просто констатация факта, что "есть такой генератор", либо полупонятные объяснения на пальцах.

Для примера я беру схему из соседней темы про простейший радиомикрофон. Сам микрофон убрал.



Итак, начну с изложения того, что я вынес из всего прочитанного про этот генератор.

1. Делитель на R1 и R3 образует землю для каскада с ОБ на VT1, чатотная модуляция достигается путем сдвига земли входным сигналом, и, как следствие, изменения рабочей точки транзистора.
2. К выходу каскада с ОБ подключен частотозадающий колебательный контур L1-C3;
3. C4 - Конденсатор связи. С помощью него изменяется потенциал на эмиттере VT1, что ведет к изменению базового тока. За счет этого транзистор открывается в нужный момент и подпитывает контур энергией, не давая колебаниям затухнуть.
4. С1 - фильтрующий по питанию.

Теперь вопросы в связи с изложенными соображениями:

1. Зачем нужны C2 и C5?
2. Где я допустил ошибки в понимании? Что я не учел?
3. Что еще можно добавить про принципы его работы?

[vgg60]

А С5 почему в двух экземплярах? С2 -скорее всего, для закорачивания высоких частот на землю, чтобы на базу поступали только звуковые. С3, С4 и С5 (который 47 пик), очень напоминают емкостной делитель, который распределяет потенциалы на электродах транзистора. Но это так, на первый взгляд. Подробно в теории данного генератора не разбирался.

[aen]

1. Зачем нужны C2?

Я года четыре на "паяльнике" все расписывал.
Жалко, что там не сохранилось.
С2 сам посмотри. Говоришь же с ОБ, а это значит база должна быть общая для входа и выхода по ВЧ.
Данный конденсатор должен иметь маленькое сопротивление на частоте работы генератора.
В теории ноль, а на практике единицы ом. В крайнем случае десятки.

[Света]

R1, R3 образуют делитель для задания рабочей точки транзистора по постоянному току. С2 как раз переводит транзистор в режим с общей базой. С4, С5 образуют делитель для создания ПОС.

[aen]

А С5 почему в двух экземплярах?

Это я ошибся когда рисовал.
Сейчас исправил.
Там нужно все выкинуть кроме контура и тогда видно будет что к чему.
Видно, что все эти емкости входят в контур. В том числе и блокировочный конденсатор.
Сюда нужно еще добавить паразитную емкость монтажа.



Из картинки можно понять почему меняется частота генератора при подаче НЧ сигнала на его базу.
При этом меняется режим транзистора по постоянному току, в том числе напряжение на транзисторе, поэтому и внутренние емкости транзистора меняются.
Поэтому меняется частота генерации, т.е. происходит ЧМ модуляция.
Правда при этом присутствует еще и паразитная АМ модуляция, но она обычно подавляется в ЧМ приемнике.
Обычно такой способ применения ЧМ применяют в простейших жуках где генератор построен по схеме Колпитца и реже Клаппа.

[YS]

С2 как раз переводит транзистор в режим с общей базой.

Хм. А разве это делают не R1 и R3? Мне казалось, что эта схема работает при "как бы двуполярном питании". Т.е., база принимается за 0В, а питание относительно базы получается -1.5 и +1.5В. В таком представлении, зачем закорачивать базу по ВЧ на -1.5В питания?

Там нужно все выкинуть кроме контура и тогда видно будет что к чему.

Что-то многовато конденсаторов получается. Нешто C1 тоже входит в контур?

С4, С5 образуют делитель для создания ПОС.

В таком случае, какова функция R2?

[aen]

какова функция R2?

Так R2, это вход каскада с ОБ.
Все как обычно. Нарисуйте каскад с ОБ, а С2 сажает базу на общий провод.
Я здесь резисторы смещения не рисовал.
ПОС видно с выхода на вход. Задается с помощью делителя.



А для звуковой частоты этот каскад включен с общим коллектором между прочим.
Т.е. Имеет высокое сопротивление для звуковых частот. Поэтому там С6 маленький. Не микрофарады.

[YS]

Так, начинает более-менее проясняться общая картина. Но все равно как-то сложно представить, как одновременно сосуществуют два включения транизистора...

Т.е., R2 участвует в эмиттерном повторителе для ЗЧ? Получается, ЗЧ присутствует на R2? И это тоже сдвигает частоту?

Так R2, это вход каскада с ОБ.

Так а зачем он, когда есть C5?

[aen]

Я же предлагал уже нарисовать усилитель ВЧ с ОБ и посмотреть какие резисторы там необходимы.
На выходе этого усилителя поставить делитель С4, С5 и с него подать выходной сигнал на вход, т.е на эмиттер.
Если R2 убрать, то как обеспечить режим транзистора по постоянному току. Он же должен протекать через чего то.

как одновременно сосуществуют два включения транизистора...

Так сопротивление катушки для звуковых частот практически ноль, а сопротивление С2 очень большое для ЗЧ.
Вот закороти её и выброси С2 и сразу увидишь, что для ЗЧ каскад является эмиттерным повторителем, т.е каскад с ОК, а по ВЧ он является каскадом с ОБ.
Только не забивай пока голову по ЗЧ. Это же только к жуку относится, а не к схеме генератора..

[YS]

Ага, т.е., для ЗЧ R2 - это резистор эмиттерного повторителя, а для ВЧ - костыль, обеспечивающий режим по постоянному току?

[Света]

Режим по постоянному току не зависит ВЧ или НЧ режим на то он и постоянный...

[aen]

Все правильно.

Только не забивай пока голову по ЗЧ. Это же только к жуку относится, а не к схеме генератора..

Вот смотри еще раз схему перерисовал. Получился усилитель ВЧ с ОБ.
Конденсатор С1 я замкнул. Он же практически имеет нулевое сопротивление по ВЧ.
В контуре есть делитель с4 и С5 и с этого делителя подаем на эмиттер, т.е. на вход усилителя с ОБ.
А т.к. каскад с ОБ не инвертирует сигнал, то обратная связь является положительной, что и необходимо в генераторе.

[YS]

Так, с генерацией вроде понятно.

А можно поподробнее про режимы по постоянному току?

[aen]

Как видишь мы одну схему по разному нарисовали. Это все приходится в голове крутить когда видишь незнакомую схему и определяешь работоспособна она или нет.

А можно поподробнее про режимы по постоянному току?

Так режим по постоянному току не зависит даже от способа включения транзистора. Он везде одинаково считается.
Всегда на базе относительно эмиттера нужно получить порядка 0,6 вольт для кремниевых транзисторов независимо от включения.



Я по правде говоря сегодня уже устал.
Жарко уж очень.

[YS]

0.6В, и все?

Это все приходится в голове крутить

Вот это мне пока с трудом дается.

Огромное спасибо всем ответившим! Буду осознавать. И попробую собрать...

[aen]

0.6В, и все?

Ну это упрощенно.
На самом деле нужно обеспечить нужный ток коллектора при определенном напряжении на коллекторе, если каскад с ОБ или с ОЭ и на эмиттере, если каскад с ОК.
Но это большой вопрос. Его в двух словах не скажешь.
Нужно рассматривать конкретные схемы.
Вот здесь например в этом генераторе.
Пусть напряжение питания 3 вольта.
В цепи эмиттера стоит резистор и на нем упадет постоянное напряжение и оно для нас пропадет практически без пользы.
Выход один. Ставить это сопротивление поменьше, но тогда оно будет шунтировать вход усилителя с ОБ. Вот и ищем компромисс какой то.
Взяли 100 ом. Для того, что бы генератор развивал какую то мощность нужен ток хотя бы порядка 10 ма.
Вот мы его с помощью резистора R1 и устанавливаем. Получается что 1 вольт теряем на резисторе в эмиттере, транзистор работает при напряжении 2 вольта между эмиттером и базой и ток 10 ма.
Вот выбрали для данной схемы более менее приемлемый режим.

А вот в одной из тем неприемлемый режим этого генератора.
viewtopic.php?p=532194#p532194

уменя тоже отклоняеться но ток потребления 36-40 милиампер инапруга между +и базой такаяже как и на источнике питания немогу понять в чем проблема ловиться на 93.2 но очень близко возле антены ито тне всегда поймать можно вчем может быть проблема

Как видим он сделал ток коллектора здорово большой. С одной стороны хорошо, но у него при таком токе все напряжение питания практически падает на резисторе в эмиттере, а на транзисторе ничего не остается.
Т.е. его ток 36 ма х100 ом=3,6 вольта на резисторе,
а на транзисторе практически ноль остался.

Вот пример выбора режима по постоянному току.

[стасик]

Я где-то читал, что в жучках и прочих схемах с такими генераторами перед антенной ставят конденсатор ёмкостью несколько пикофарад, как было написано "ими добиваются максимальной дальности передачи". На днях собрал один радиомикрофон, без такого конденсатора, и работал он достаточно хорошо.
Вопросы:
а)Если подключить перед антенной такой конденсатор в собранном мной жуке то дальность увеличится?
б)Какое действие этот конденсатор производит?

[aen]

Если антенна намного короче чем четверть длины волны на которой работает жук, а это обычно в жуках так и есть, то антенна здесь зквивалентна емкости и для увеличения дальности наоборот на входе нужно ставить катушку.



Она называется удлиняющей и как бы удлиняет этот коротенький "хвостик" до размеров четверти длины волны. Например на частоте 100 мгц эта длина составляет 75 см. Если такую антенну которая на частоте 100 мгц короче 75 см включить через дополнительную емкость, то дальность наоборот может уменьшиться, т.к. емкость в начале антенны эквивалентна укорочению и так короткой антенны, но как там рисовали выше в простых жуках емкость короткой антенны входит в контур задающий частоту и если такую антенну трогать рукой, то в контур вносится дополнительная емкость и частота работы жука меняется.
Вот там выше картинку давали.
download/file.php?id=40182



Если антенну включить через емкость, то это влияние уменьшается, но как говорил уменьшается так же и эффективность антенны. Здесь как бы антенна включается через емкостной делитель.
Все это относится к маленьким антеннам жука. Наоборот если антенна например будет длиннее, чем четверть длины волны, то её как раз можно "укоротить" подключением антенны через конденсатор.
На частоте 100 мгц это в жуках редко встречается, а вот на более высоких частотах этот вариант может встретиться.
Т.е. антенна длиннее чем нужно (четверть длины волны) и она в данном случае эквивалентна индуктивности, а с помощью конденсатора её настраивают в резонанс.
Т.е. правильно настроенная антенна должна иметь чисто активный характер и если она короткая и имеет сопротивление емкостного характера, то её электрически можно удлиннить включив в начале удлиняющую катушку, а если она длиннее и имеет индуктивное сопротивление, о её укорачивают с помощью емкости в точке питания.
Спиральная антенна является часным способом удлинения антенны электрическим способом. Там не то, что индуктивность добавляют, там вообще всю антенну делают в виде катушки.

Удлиннить "электрически" антенну можно и емкостью, но ставить её нужно сверху антенны. Например какая нибудь звездочка или просто шакик на конце антенны является такой емкостью и электрически удлиняет антенну.



Это просто принцип, а так вопрос об антеннах довольно сложный и все написать в форуме невозможно.

[стасик]

Спасибо за информацию, учту. Попробую-ка установить на жучок спиральную антенну.

[aen]

Её мало установить. Её еще настроить нужно.
Спиральная антенна очень узкополосная и настроить её очень трудно. Без приборов вообще невозможно, хотя некоторые пытаются давать советы.
Без приборов с помощью одного волномера можно подстроить спиральную антенну если будешь уверен, что находишься вблизи резонанса антенны, а если просто вот намотать и не знать совершенно её рабочую частоту, то искать там нужный максимум излучения бесполезно.