Статья от 21-12-2021.

И снова всех приветствую.

Решил на это раз поделиться несколькими схемами VFO(ГПД), с которыми мне пришлось "поиграться" применяя их в схеме Рис.3 в "Статья от 14-12-2021".

Схемы на рисунке ниже. Рис.1

    Рис.1

    Попробую их быстренько проанализировать, хотя многим из вас они хорошо знакомы и были неоднократно использованы.

Тема генераторов и тем более стабильных была всегда актуальна для "паяющих" аматоров. Справедливости ради, стоит признать, что с появлением относительно дешёвых синтезаторов тема "стабильных ГПД" практически канула в лЕта. Тем более, что во многих синтезаторах есть в наличии многие функции, которые требуются в современной аппаратуре. Но, как бы там ни было, остаётся довольно большая "армия" паяющих аматоров, которым по разным причинам ещё хочется использовать, назовём это таким эпитетом "архаичные ГПД". И часто такое желание вполне оправдано. Можно привести простой пример, где, на мой взгляд, применение "синтезатора" как-то даже совсем не смотрится - это так азываемые QRP-трансиверы класса "Pixie".

    Собственно сам трансивер - это подчеркну простейший CW-трансивер построенный на базе пре-простейшего с параметрами даже ниже средних или нижних приемника прямого преобразования, состоящий всего из 3-4-х транзисторов. Мощность таких ТРХ составляет, в лучшем случае, не более 0,5 Ватта или менее... В последнее время часто  приходится видеть в Инете как к таким ТРХам "пристёгивают" синтезатор на базе плат Ардуино в том или ином исполнении + синтезатор на базе чипы Si5153. Это выглядит так как к примеру к лошадиной подводе привинтить мотор от Мерседеса.

    Тут явно что-то, в моём понимании, не укладывается в рамки разумно-рационального. Наверное, было бы проще применить кварцованный ГПД с небольшим уводом частоты. Конечно, в таком случае функционал снижается и сильно(по диапазону сильно не погуляешь и т.д.), зато затраты на такое решение практически равны нулю!

    Ладно, оставим право за читателем, решать какое решение ему принимать в том или ином случае и я ни в коей мере не настаиваю ни на чём, и не одобряю или осуждаю тот или иной его выбор. Своё мнение я могу высказать, да и только....

Итак, посмотрим на схемы...

Сразу отмечу, все схемы были опробованы за несколько последних вечеров и в таком виде в котором нарисованы. Иными словами схемы были "сняты" с макетки.

Также добавлю, что поскольку в схеме приемника ППП Рис.1 из "Статья от 14-12-2021" использовалась ИМС SA612 на базе ячейки Гильберта, то "мощные" генераторы(ГПД) для неё попросту не нужны. С отдельным гетеродином она прекрасно работает при подаче напряжения ГПД на ногу 6 уровнем не менее 100 мВ !

Схема "1"  - это индуктивная трёхточка(схема Хартли). Где-то мне попадалась статейка из Инета, где её авторы проводили эксперименты на временнУю стабильность различных генераторов, у меня это схемы "1", "2", "3". Как оказалось из их опыта лучшую стабильность показали схемы в порядке убывания - "2", "1", "3".

Т.е. схема индуктивной 3-хточки оказалась гораздо лучше её "собрата" - ёмкостной 3-хточки(схема Колпитца).

Схема "1" выполнена всего на паре КМОП-транзисторов 2SK241. Один -генератор, второй - истоковый повторитель. Применены не только потому что они у меня есть, а ещё и потому, что у них малая проходная емкость затвор-исток, затвор-сток. Это отлично развязывает колебательную систему от активного элемента(транзистора или лампы), что увеличивает нагруженную добротность контура и повышает стабильность генератора в целом. Обратите внимание на очень малую емкость С4 - всего 2 пФ !!! Можно было бы попробовать поставить и меньше, но я не пробовал. При такой емкости генерация возникала чётко и практически не было "выбега частоты" или был но, минимально-возможный менее пол-минуты. Потом приемник работал на одной частоте часами и ничего никуда не уплывало. Многие радиолюбителя "боятся" схем индуктивных 3-хточек, мотивируя это тем, что нужно изготавливать катушки с отводом - мол это не практично и т.д. До поры до времени я тоже "мучился" с такой технологией, но потом стал делать по-другому. Принцип предельно простой. Даже если уже имеется катушка намотанная ранее, то берёте более тонкий провод 0,1-0,15мм(лучше в шёлковой изоляции, но можно и без неё) и наматываете несколько витков поверх основной катушки. Число витков катушки связи как правило выбирается из условия 1/3 части витков на ВЧ диапазонах 14МГц и выше и 1/5 или даже 1/6 часть витков от основной катушки на НЧ диапазонах - 7 МГц и ниже. Намотку выполняете в том же направлении, что и основная катушка. Если ошиблись - не беда, меняете концы катушки связи и генератор заведется 100%. Касательно емкости С4... Совершенно очевидно, что ставить сразу такую емкость не нужно. Лучше поставить заведомо бОльшую емкость(раз в 10-ть, 22 пФ). В этом случае генератор заведется однозначно, а потом уменьшая её вы остановитесь на той величине, при  которой генератор будет заводиться стабильно при включении и не будет срыва генерации во всём диапазоне частот. Ради интереса сообщу вам, ув. коллеги, что в иных случаях у меня эта емкость получалась менее 1пФ !!!. Конечно это было на частотах выше 14 МГц, 21 или 28МГц. Как быть ? Не хотелось мне, чтобы она была "избыточной"... Выход был простой - брал два кусочка одножильного изолированного провода, например с витой пары, длиной 10-15 мм и совсем легко их скручивал. Пробовал запускать генератор. Если всё было ОК, то откусывал кусачками по 1 мм сверху скрутки, уменьшая емкость ещё больше. Если "переборщил", то брал опять пару кусочков провода, но чуть большей длины и на этом моя "оптимизация" завершалась. Амплитуда выходного ВЧ напряжения полученная таким образом указана на схеме. Ёмкость С6 подбирается минимальной, но уже исходя  из амплитуды выходного напряжения. Чтобы её хватало для нормальной работы смесителя. Плюс ко всему некоторые элементы схемы L и С должны быть термо-стабильного качества - это я не устаю повторять, т.к. все вышеперечисленные меры по стабилизации сойдут "на нет" и будут напрасны, если не применять стабильные катушки и конденсаторы. Я применяю в качестве частото-задающих конденсаторов конденсаторы КСО группы "Г". Катушки можно применять на базе пластмассы АГ-4 или на керамике. Всякие поли-этилены и им подобные материалы для корпусов катушек категорически непригодны ! 

Схема "2" - это генератор с истоковой связью - самая стабильная схема из испробованных мной. К ней пригодны все те же "рекомендации" из схемы "1". Это минимально-возможная емкость С13(по генерации) и С15(по вых. напряжению). Для многих самым важным преимуществом в этой схеме окажется отсутствие катушки с отводом ! 😀 Касательно дросселя L4... на ВЧ диапазонах его можно брать номиналом поменьше - 20-30 мкГн или даже менее. Подбирается экспериментально.

Схема "3" - это генератор ёмкостная 3-хточка(схема Колпитца). Стабильность его оказалась похуже, чем у остальных схем но зато нет катушки с отводом  😁 - камень предкновения для многих аматоров. На мой взгляд стабильность такой схемы получается похуже не потому, что она изначально "порочна", нет ! Просто в таких схемах много элементов(емкостей) влияющих на стабильность частоты. В данной схеме, перечислю - это С50, С51, С52, С53. Поэтому ёмкости С52, С53 выбираются примерно 1000 пФ на частоте 3.5 МГц и 200 пФ на частоте 28 МГц. Эти цифры не какие-то абсолютные. Можно попробовать и поболее. Например, я попробовал поставить ёмкости по 1200 пФ для частоты генерации 7 МГц и всё работало !!! Поэтому - экспериментируйте и будет вам счастье ! 💪😀 А емкость С51 выбирается минимальной, до "срыва генерации". Кстати, она также будет уменьшать общую амплитуду на выходе ГПД и увеличивать частоту генерации(придется корректировать катушкой). Других особенностей в данной схеме нет. В известной книге известного немецкого аматора и специалиста Э.Реда "Справочник по высокочастотной схемотехнике" отмечено, что такая схема генератора(Колпитца) используется любителями-профессионалами ! Вот вам конкретная "морально-психологическая поддержка" от гуру радиотехники ! 😁 

Схема "4" - это "цифровой" генератор. И Цифровой не потому, что используется "математика цифр", а потому что используется цифровая ИМС для активного элемента генератора. В этой схеме используется быстродействующая ИМС КМОП серии 74НСхххх. Можно использовать и серию 74АСхххх, что будет даже лучше. Вообще в таких генераторах можно использовать любые логические  инверторы "НЕ", построенные на базе других логических элементов - "ИЛИ-НЕ", "И-НЕ" и т.д.

В данной схеме стабильность частоты будет определяться как конструктивными элементами L(L19) и C(C58-C60) так и резистором R51(2k2). При его  увеличении до 3 кОм у меня генерация срывалась или была очень нестабильной(при увеличении частоты она уменьшалась !!!!). Величина этого резистора просчитана быть не может, априори, т.к. будет зависеть от множества факторов, даже от качества самих цифровых ИМС. Поэтому ставится заведомо маленький резистор (0,5-1 кОм или менее) и потом его увеличивают до срыва генерации, берем чуть меньше - это и будет ваш оптимум !!! В этой схеме я дорисовал (на всякий случай) формирователь квадратур, для получения сигналов с фазами 0/90. Он выполнен на 2-х триггерах ИМС 74НС74 включённых как синхронный делитель на 2. Конечно, опытный читатель заметит "неточность" сдвига фаз 0/90 в таком простейшем формирователе. Это и понятно. Фазо-расщепляющий элемент DD4 74HC02-01, при переключении, будет вносить некоторую задержку(паспортную) срабатывания, поэтому сигналы на входах триггеров "С" DD5, строго говоря, будут не синхронными. Поэтому сдвиг фаз на выходах триггеров будет не точно 90 градусов. Но простота реализации в этом случае, несомненно, подкупает...😀 Пару слов о резисторе R55 - его рассчитывают и ставят, если диапазон перекрытия ГПД излишне высок. Можно для этих целей поставить резистор в разрыв резистора RP4. Но такой вариант будет хорошо работать, если RP4  применяется один и тот же(к примеру 10 кОм). Если RP4  вдруг поставите другой (вместо 10кОм, 50 кОм), то ограничивающий резистор придется пересчитать заново. В моей схеме этого "недостатка" нет.

Схема "5" - это генератор, построенный также на цифровой ИМС, но серии TTL. Я применяю серию К555, но можно использовать импортную серию 74LSxxxx - это малоточная быстродействующая серия до 35 МГц. "LS" - аббревиатура от "low"(малоточная) "shottky"(Шоттки). Схема, как видно, очень проста. Стабильность её определяется как конструктивными элементами(см. выше), так и величиной ёмкостей С83С84 - минимально-возможными ! При ёмкости менее 8 пФ у меня генерация не возникала вообще. Вместо "архаичного" КПЕ С86, конечно можно применить настройку варикапом, как в предыдущих схемах. Просто я нарисовал КПЕ.

Для всех схем "1"- "5"(если варикапная настройка), необходимо также позаботиться о хорошем и сглаженном питании варикапов постоянным напряжением. Оно также должно быть стабильным. Лучше, если это будет отдельный стабилизатор(или преобразователь) для питания варикапов с хорошо сглаженным и стабильным напряжением. Бывает даже в некоторых случаях, приходится экранировать цепи питания варикапов, чтобы на них не наводилась помеха. Мой горький опыт в этом случае показал, что звук ППП был журчащим или дребезжащим(или фон или гул) от наводок на такие цепи. Методы борьбы  - развязка или экранировка. Большой плюс при использовании электронной настройки варикапами - возможность использовать много-оборотные высоко-точные резисторы, Сейчас они не дороги и выпускаются, и продаются большими количествами на китайской Торговой площадке - Алиэкспресс. При использовании КПЕ как правило нужно иметь верньер для плавной настройки, который найти сейчас не так уж и легко. А цены на них "кусаются" и даже очень ! 😀

Если у кого появятся вопросы по этим или другим схемам, не стесняйтесь, пишите их в комментариях. Мне всё это будет видно и я смогу вам ответить.

Удачи в вашем Хобби.

С ув. ко всем, Сергей /US5QBR/