Релаксационный RL -
генератор

Д. Приймак
В помощь радиолюбителю, выпуск
106.

Если посмотреть на рис.1, нетрудно заметить, что транзисторы
соединены между собой таким способом, при котором образуется аналог тринистора.
К управляющему электроду "тринистора" подключена катушка индуктивности L1, а в
цепи катода стоит резистор R1. Если транзистор VT1 может быть и кремниевым и
германиевым, то VT2 - обязательно германиевым, поскольку именно он обладает
способностью усиливать сигналы без напряжения смещения на базе.

Рис. 1 Принципиальная
схема RL - генератора.

Работает этот генератор так. Как только подаётся
питающее напряжение, транзистор VT1 приоткрывается (переходит в рабочий режим) ,
так как через его эмиттерный переход течёт начальный ток коллектора транзистора
VT2. Поскольку генератор представ ляет собой неинвертирующий усилитель, выход
которого замкнут на вход , случайное увеличение коллекторного тока любого из
транзисторов (скажем, из-за собственных шумов транзисторов, внешних наводок и
т.д.) немедленно усиливается и приводит к лавинообразному открыванию
транзисторов до состояния насыщения, как это обычно происходит в тринисторе
(момент t1 на рис. 2)

Рис. 2. Форма сигнала RL
- генератора.

Катушка индуктивности не препятствует открыванию
транзисторов, её сопротивление для импульсных сигналов велико.

После открывания транзисторов ток через катушку
возрастает по экспотенциальному закону. Так же возрастает и ток коллектора
транзистора VT1. Вскоре транзистор VT1 выходит из насыщения, падение напряжения
на нём увеличивается. Напряжение же на катушке уменьшается, и развивается
лавинообразный процесс закрывания транзисторов (момент t2 на рис. 2
).

Энергия, накопленная в катушке в виде магнитного
поля, препятствует быстрому уменьшению тока через катушку, и он спадает до нуля
плавно. причём этот ток поддерживается ЭДС самоиндукции, величина которой после
закрывания транзисторов может в десятки раз превышать напряжение источника
питания. Энергия магнитного поля рассеивается в виде тепла в переходах
транзисторов, ЭДС самоиндукции постепенно спадает до нуля, ток через катушку
прекращается и цикл генерации повторяется (момент t3 на рис. 2).

Таким образом, на катушке индуктивности L1
возникает непрерывная последовательность прямоугольных импульсов напряжения, а
ток через катушку течёт в виде последовательности пилоообразных
импульсов.

Несколько иначе протекает процесс генерации при
использовании в качестве катушки индуктивности обмотки головных телефонов BF1
(рис. 3).

Рис. 3. Принципиальная
схема RL - генератора с головными телефонами.

Частота следования импульсов на ней
синхронизируется с резонансной частотой собственных колебаний мембраны. (рис.
4).

Рис. 4 форма сигала на
головных телефонах.

Происходит это потому, что телефон является
обратимым преобразователем , т.е. колебания мембраны, вызванные внешними
импульсами напряжения, в свою очередь возбуждают в обмотке телефонов переменное
напряжение (штриховая линия на рис. 4), которое суммируется с напряжением
генератора и прикладывается к базе транзистора VT2.

Работа телефонов на резонансной частоте мембраны
резко повышает КПД генератора как электоракустического преобразователя, в
результате чего значительная громкость получается при малой мощности,
потребляемой от источника питания.

Для смягчения тембра звучания телефонов
параллельно их обмотке можно подключить конденсатор C1 - тогда форма колебаний
на обмотке телефонов приблизится к синусоидальной, а импульсы ЭДС самоиндукции
практически исчезнут (это кстати, исключит возможность пробоя переходов
транзисторов).

Генератор, собранный по схеме рис. 3 , может
использоваться как экономичный и простой звуковой сигнализатор, особеннов
устройствах с автономным питанием, а так же в качестве пробника для проверки
("прозвонки") различных электрических цепей. В последнем варианте достаточно
включить в разрыв провода питания двухпроводный шнур со щупами на концах - ими и
касаются проверяемых цепей.

На месте BF1 можно использовать головные телефоны
или капсюль от них сопротивлением постоянному току не более 250 Ом. Транзистор
VT1 - серий МП35 - МП38, а VT2 - МП21, МП25, МП26.

На рис. 5 приведена схема генератора с
динамической головкой BA1. Резистор R1 в этом генераторе переменный, им
устанавливается режим устойчивой генерации. Звучание маломощной динамической
головки (0.5ГД-30 или аналогичная) с малой площадью диффузора напоминает
автомобильный сигнал.

Рис.5 Принципиальная
схема RL - генератора с динамической головкой.

Такой генератор можно использовать в моделях
автомобилей, в качестве квартирного звонка и звукового сигнала на велосипеде.
Транзисторы генератора могут быть такие же, что и в предыдущем случае. Кроме
того, на месте VT2 хорошо работают транзисторы серий МП39-МП42.

Если между коллектором транзистора VT1 и базой
VT2 включить разделительный конденсатор C2 и использовать головной телефон BF1
(рис. 6), генератор будет формировать пакеты импульсов, имитирующие птичьи
трели. Конденсаторы могут быть любого типа, переменный резистор - СП-1, головной
телефон (или капсюль) - сопротивлением не более 250 Ом, например ДЭМ-4М,
транзисторы - такие же что и в предыдущем генераторе.

Рис. 6 Принципиальная
схема RL - генератора с разделительным конденсатором.

Как упоминалось выше, амплитуда импульсов ЭДС
самоиндукции на обмотке телефона достигает значительной величины. Учитывая это,
можно использовать генератор как преобразователь напряжения. Такой
преобразователь , например, станет незаменимым источником питания авометра, при
измерении больших сопротивлений. Известно, что для большинства авометров
требуется для этого режима отдельный источник , который не всегда есть под
руками. Кроме того, дополнительные операции , связанные с его подключением ,
снижают оперативность измерений. Всё это приводит к тому, что один из диапазонов
измерений авометра остаётся неиспользованным.

Выйти из положения поможет преобразователь
напряжения из RL - генератора (рис. 7), встраиваемый в корпус авометра. Он
содержит минимум элементов и не требует налаживания после изготовления. В
конструкцию авометра при этом необходимо ввести небольшие изменения: установить
на его корпусе переключатель SA1, включить его контакты в разрыв плюсового
провода питания и подключить преобразователь к минусовому выводу элемента G1
авометра.

Рис.7 Принципиальная схема преобразователя
напряжения.

В положении "выкл" переключатель замыкает разрыв
в плюсовом проводе питания , и авометр используется в обычноых режимах. Хотя
преобразователь при этом и остаётся подключённым к источнику питания, он
практически не потребляет энергии - диод и стабилитрон включены по отношению к
источнику питания в обратном направлении.

Для работы в режиме измерения больших
сопротивлений переключатель переводят в положение "вкл.". В действие вступает
генератор на транзисторах VT1, VT2. Импульсы ЭДС самоиндукции обмотки телефонов
BF1 заряжают через диод VD2 конденсатор С1. Напряжение на нём быстро возрастает
и стабилизируется на уровне примерно 12В (напряжение стабилизации стабилитрона
VD1). Суммируясь с напряжением источника питания, оно поступает на цепи
измерения авометра. Звуковой сигнал, издаваемый телефонами BF1, напоминает о
том, что переключатель после окончания измерений надо перевести в положение
"выкл.".

Ток, потребляемый преобразователем от источника
напряжения, состовляет примерно 5 мА. Ток нагрузки преобразователя не должен
превышать 100 мкА, иначе увеличится амплитуда пульсаций выходного напряжения и
снизится точность измерений. Поэтому применять преобразователь желательно лишь в
авометрах с минимальным пределом измерения постоянного тока 100 мкА.

Транзисторы преобразователя могут быть такие же,
что и в предыдущих устройствах. Кроме указанных на схеме, подойдут стабилитроны
Д813, КС213, диоды Д219, Д223, КД102, КД103 с любым буквенным индексом. Резистор
- любого типа, малогабаритный. Головные телефоны - капсюль ДЭМ-4М, ТК-67 или
другой , электромагнитной системы, с сопротивлением обмотки постоянному току
50...100 Ом.

НОМЕ