|
|
| Широкополосный генератор шума: от десятков Гц до десятков МГц
|
| Начало » Разработки
|
| Разместил: |
semizador  |
| Источник информации |
©radioscanner.ru, 2009 г.
©Задорожный Сергей Михайлович, г.Киев, 2009 г. |
| Прикрепленные файлы |
1.  pdf-версия статьи. (1831.8 Kb)
|
| Полезные ссылки |
1. Полупроводниковая схемотехника. Титце У., Шенк К., перевод с немецкого. Москва, «Мир», 1982г.
2. Сайт автора.
|
|
Текст статьи: •
|
Этот универсальный широкополосный генератор шума может пригодиться любителям радиоприёма для настройки преселекторов и резонансных магнитных антенн, а также инженерам и любителям звуковой техники в качестве источника белого шума. Он не содержит дефицитных или дорогостоящих деталей, прост в изготовлении и не требует наладки.
Схема
Ниже приведена электрическая схема широкополосного генератора шума. Собственно источником шума в ней служит стабилитрон VD2, на транзисторе VT1 выполнен широкополосный усилитель шумового напряжения, а на транзисторе VT2 – эмиттерный повторитель для согласования генератора с 50-омной нагрузкой.
В отличие от других схем генератора шума, источник шума на стабилитроне VD2 в этой схеме включен не в цепь базы транзистора VT1, а в цепь эмиттера. База транзистора VT1 по переменному току соединена с общим проводом схемы конденсаторами C1 и C2. Таким образом транзистор VT1 в усилительном каскаде включен по схеме с общей базой. Поскольку схема с общей базой, – как подробно изложено в [1], – лишена главного недостатка схемы с общим эмиттером – эффекта Миллера, то такое включение обеспечивает максимальную широкополосность усилителя шумового напряжения для данного типа транзистора. А такой недостаток схемы с общей базой, как высокое выходное сопротивление, компенсируется затем эмиттерным повторителем на транзисторе VT2. В итоге выходное сопротивление генератора шума составляет около 50 Ом (более точно устанавливается подбором резистора R6). Кроме того, при таком включении, в отличие от распостранённой в Internet-е схемы генератора шума, приведенной в [2], где стабилитрон включен последовательно с базой транзистора, через стабилитрон, включенный в эмиттер транзистора, протекает больший ток, и, соответственно, уровень собственных шумов стабилитрона также повышается.
Режимы работы транзисторов VT1 и VT2 и стабилитрона VD2 по постоянному току устанавливаются резисторами R2, R3 и R5: напряжение на базе транзистора VT1, равное половине напряжения питания, устанавливается состоящим из двух одинаковых резисторов R1 и R2 делителем напряжения, а ток через стабилитрон VD2 устанавливается резистором R5. Номинальное значение сопротивления резистора R5 по заданным значениям напряжения питания, напряжения на стабилитроне и току через стабилитрон можно рассчитать по следующей формуле:
Например, при указанном на схеме напряжении питания 24 В и стабилитроне VD2 типа BZX55C9V1 с номинальным напряжением 9,1 В ток через стабилитрон в 10 мА устанавливается резистором:
где 240 Ом – это ближайший к расчётному 230 Ом номинал из ряда E24.
Номинальное сопротивление резистора R4 выбирается таким, чтобы рабочее напряжение на переходе коллектор-база транзистора VT2 лежало в пределах 4..8 В. Это сопротивление приблизительно рассчитывается как частное от деления требуемого значения напряжения на переходе коллектор-база транзистора VT2 на значение коллекторного тока транзистора VT1, приблизительно равное значению тока через стабилитрон VD2.
Нижний по схеме вывод стабилитрона VD2 по переменному току соединён с общим проводом схемы конденсаторами C3 и C5. Дроссель L1 несколько поднимает усиление по напряжению усилителя на транзисторе VT1 и тем самым в некоторой степени компенсирует падение уровня шумового сигнала на частотах выше 2 МГц. Светодиод VD1 служит для индикации включения питания генератора шума выключателем SA1.
Спектр
Спектральный состав шумового сигнала на выходе генератора в диапазоне частот от 2 МГц до 32 МГц иллюстрирует фото, сделанное с экрана анализатора спектра:
где:
шумовая дорожка №1 – это уровень шума при выключенном генераторе;
шумовая дорожка №2 – это уровень шума при включенном генераторе и закороченном дросселе L1;
шумовая дорожка №3 – работа генератора шума с дросселем L1.
Масштаб горизонтальной оси частот составлял 3 МГц/дел.
На более низких частотах, в том числе звуковых, спектр шума распределён более-менее равномерно. Приведенное ниже фото иллюстрирует спектральный состав шума в диапазоне частот от 500 кГц до 2 МГц:
где:
шумовая дорожка №1 – это уровень шума при выключенном генераторе;
шумовая дорожка №2 – это уровень шума при включенном генераторе с дросселем L1.
Входное сопротивление анализатора спектра во всех случаях было установлено равным 50 Ом.
Питание
Для электропитания генератора шума необходим стабилизированный источник питания. Точность установки напряжения питания 24 В должна быть не хуже ±5%. Если такой возможности нет, то запитать генератор можно от источника питания напряжением в пределах от 20 до 30 Вольт, но для этого необходимо стабилизировать напряжение на базе транзистора VT1 на уровне +12 В при помощи, например, стабилитрона, установленного вместо резистора R3. Сопротивление резистора R2 при этом должно быть равным 1,6 кОм.
Генератор шума можно также запитать от двуполярного источника питания ±12 В как показано на схеме ниже:
Элементы C1, C2, R2 и R3 при этом устанавливать не надо.
Детали
В схеме генератора шума транзисторы КТ315 можно применить с любым буквенным индексом или заменить их на любые другие высокочастотные транзисторы с максимально допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 20 В. Вполне подойдёт, например, такой распостранённый импортный транзистор как 2N2222A. Стабилитрон VD2 – любой на напряжение около 9 В. В схеме генератора шума автором опробован отечественный стабилитрон Д814Б – какой-либо разницы в работе генератора замечено не было. Окончательный выбор пал на стабилитрон BZX55C9V1 лишь потому, что последний имеет гораздо меньшие габаритные размеры. Конденсаторы C2, C3, C4 и C6 – керамические, остальные – электролитические с рабочим напряжением до 35 В. Дроссель L1 выполнен на ферритовом бинокуляре марки 30ВН и содержит четыре с половиной витка обмоточного провода ПЭТВР диаметром 0,15 мм. Светодиод VD1 – любой (но не инфракрасный). Универсальный широкополосный генератор шума был собран на маленькой макетной платке размером 30 х 25 мм (см. фото ниже), печатная плата не разрабатывалась.
Заключение
При использовании описанного генератора в качестве источника белого шума в звуковом диапазоне частот входное сопротивление подключаемой к генератору цепи должно быть не меньше 33 кОм. В противном случае, во избежание «завала» частотной характеристики в области сотен герц, необходимо увеличить ёмкость конденсатора C6.
Литература:
1. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство, пер. с нем.–М.: Мир, 1982, стр.229;
2. Простой генератор белого шума. – Радио, 1979, №9, стр.58 (статья перепечатана из английского журнала «Wireless World», 1978, №5);
3. Г.Б.Белоцерковский, "ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И АНТЕННЫ", часть I, "Основы радиотехники", М.; "Советское радио", 1969г., ГЛАВА X: "НЕЛИНЕЙНЫЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ. БОРЬБА С ПОМЕХАМИ"; §68 "Радиопомехи"
4. СПРАВОЧНИК РАДИОИНЖЕНЕРА: Амплитудная модуляция - параметры, спектр, способы получения.
|
|
•
|
| Автор |
Комментарий |
Dart
Участник
 |
14 Сен 2010 12:19:35
2 вопроса:
1. Как шумит в сравнении с источником 2Г401?
2. Не пробовали в точке L1R4 ставить блокировочный конденсатор (на землю)?
|
RD3BB
Участник
 |
01 Янв 2013 23:11:28
Как давит ТВ и служебное радио, GSM - телефоны.
|
|
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные, активировавшие регистрацию и не ограниченные в доступе участники сайта!
|
| Файл создан: 30 Окт 2009 17:40:45, посл. исправление: 29 Авг 2013 11:51:32 |
|
