Генератор на транзисторе. Автоколебания — Класс!ная физика
- Подробности
- Обновлено 20.07.2018 23:35
- Просмотров: 827
«Физика — 11 класс»
Вынужденные колебания возникают под действием переменного напряжения, вырабатываемого генераторами на электростанциях.
Такие генераторы не могут создавать колебания высокой частоты, необходимые для радиосвязи? т.к. для этого потребовалась бы очень большая скорость вращения ротора.
Колебания высокой частоты получают, например, с помощью генератора на транзисторе.
Автоколебательные системы
Обычно незатухающие вынужденные колебания поддерживаются в цепи действием внешнего периодического напряжения.
Но возможны и другие способы получения незатухающих колебаний.
Например, есть система, в которой могут существовать свободные электромагнитные колебания, с источником энергии.
Если сама система будет регулировать поступление энергии в колебательный контур для компенсации потерь энергии на резисторе, то в ней могут возникнуть 
Системы, в которых генерируются незатухающие колебания за счет поступления энергии от источника внутри самой системы, называются автоколебательными. Незатухающие колебания, существующие в системе без воздействия на нее внешних периодических сил, называются автоколебаниями.
Генератор на транзисторе — пример автоколебательной системы.
Он состоит из колебательного контура с конденсатором емкостью С и катушкой индуктивностью L, источника энергии и транзистора.
Как создать незатухающие колебания в контуре?
Пополнять энергию в контуре можно, подзаряжая конденсатор.
Для этого надо периодически подключать контур к источнику постоянного напряжения.
Конденсатор должен подключаться к источнику только в те интервалы времени, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина заряжена положительно, а присоединенная к отрицательному полюсу — отрицательно.
Только в этом случае источник будет подзаряжать конденсатор, пополняя его энергию.
Если же ключ замкнуть в момент, когда присоединенная к положительному полюсу источника пластина имеет отрицательный заряд, а присоединенная к отрицательному полюсу — положительный, то конденсатор будет разряжаться через источник. Энергия конденсатора при этом будет убывать.
Источник постоянного напряжения, постоянно подключенный к конденсатору контура, не может поддерживать в нем незатухающие колебания, так же как постоянная сила не может поддерживать механические колебания.
В течение половины периода энергия поступает в контур, а в течение следующей половины периода возвращается в источник.
В контуре незатухающие колебания установятся лишь при условии, что источник будет подключаться к контуру в те интервалы времени, когда возможна передача энергии конденсатору.
При высокой частоте колебаний ключ должен обладать надежным быстродействием.
В качестве такого практически безынерционного ключа и используется транзистор.Транзистор состоит из эмиттера, базы и коллектора.
Эмиттер и коллектор имеют одинаковые основные носители заряда, например дырки (полупроводник p-типа).
База имеет основные носители противоположного знака, например электроны (полупроводник n-типа).
Работа генератора на транзисторе
Колебательный контур соединен последовательно с источником напряжения и транзистором так, что на эмиттер подается положительный потенциал, а на коллектор — отрицательный.
При этом переход эмиттер — база (эмиттерный переход) является прямым, а переход база — коллектор (коллекторный переход) оказывается обратным, и ток в цепи не идет.
Это соответствует разомкнутому ключу.
Чтобы в цепи контура возникал ток и подзаряжал конденсатор контура в ходе колебаний, нужно сообщать базе отрицательный относительно эмиттера потенциал, причем в те интервалы времени, когда верхняя пластина конденсатора заряжена положительно, а нижняя — отрицательно.
Это соответствует замкнутому ключу.
В интервалы времени, когда верхняя пластина конденсатора заряжена отрицательно, а нижняя — положительно, ток в цепи контура должен отсутствовать. Для этого база должна иметь положительный потенциал относительно эмиттера.
Таким образом, для компенсации потерь энергии колебаний в контуре напряжение на эмиттерном переходе должно периодически менять знак в строгом соответствии с колебаниями напряжения на контуре.
Необходима обратная связь.
Здесь обратная связь — индуктивная.
К эмиттерному переходу подключена катушка индуктивностью L
Колебания в контуре вследствие электромагнитной индукции возбуждают колебания напряжения на концах катушки, а тем самым и на эмиттерном переходе.
Если фаза колебаний напряжения на эмиттерном переходе подобрана правильно, то «толчки» тока в цепи контура действуют на контур в нужные интервалы времени, и колебания не затухают.
Напротив, амплитуда колебаний в контуре возрастает до тех пор, пока потери энергии в контуре не станут точно компенсироваться поступлением энергии от источника.
Увеличение напряжения приводит к усилению «толчков» тока, подзаряжающего конденсатор.
Генераторы на транзисторах широко применяются не только во многих радиотехнических устройствах: радиоприемниках, передающих радиостанциях, усилителях, ЭВМ.
Основные элементы автоколебательной системы
На примере генератора на транзисторе можно выделить основные элементы, характерные для многих автоколебательных систем.
1. Источник энергии, за счет которого поддерживаются незатухающие колебания (в генераторе на транзисторе это источник постоянного напряжения).
2. Колебательная система — та часть автоколебательной системы, непосредственно в которой происходят колебания (в генераторе на транзисторе это колебательный контур).
3. Устройство, регулирующее поступление энергии от источника в колебательную систему — клапан (в рассмотренном генераторе — транзистор).
4. Устройство, обеспечивающее обратную связь, с помощью которой колебательная система управляет клапаном (в генераторе на транзисторе — индуктивная связь катушки контура с катушкой в цепи эмиттер — база).
Примеры автоколебательных систем
Автоколебания в механических системах: часы с маятником или балансиром (колесиком с пружинкой, совершающим крутильные колебания). Источником энергии в часах служит потенциальная энергия поднятой гири или сжатой пружины.
К автоколебательным системам относятся электрический звонок с прерывателем, свисток, органные трубы и многое другое. Наше сердце и легкие также можно рассматривать как автоколебательные системы.
Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин
Следующая страница «Кратко об электромагнитных колебаниях»
Назад в раздел «Физика — 11 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин»
Электромагнитные колебания.
Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика
Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях — Аналогия между механическими и электромагнитными колебаниями — Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре. Период свободных электрических колебаний — Переменный электрический ток — Активное сопротивление. Действующие значения силы тока и напряжения — Конденсатор в цепи переменного тока — Катушка индуктивности в цепи переменного тока — Резонанс в электрической цепи — Генератор на транзисторе. Автоколебания — Краткие итоги главы
что это такое и как оно работает / Хабр
Вступление
Сегодня мы попытаемся понять, что же такое генератор Ройера на примере CCFL конвертера, соберем его прототип, а так же изучим принцип работы.
Предыстория
Попал ко мне в руки давеча нерабочий сканер, чинить его не было никакого смысла, поэтому он пошел на запчасти.
Снял я с него CCFL (cold cathode fluorescent lamp) лампу, конвертер и решил с ними поиграться.
Но конвертер оказался нерабочим, а так как поиграться очень хотелось, я решил его восстановить. Так как при замене сгоревшего транзистора у китайской платы начали отслаиваться дорожки, я решил сделать свою, заодно поподробнее изучить принцип работы и написать статью на Хабр, может быть кому-то будет интересно.
Схема и принцип работы
Итак, вернемся к Ройеру. Схема, запатентованная в 1954 году Джорджем Х. Ройером, представляет из себя резонансный автогенератор, собранный по топологии пуш-пулл. Вообще, модификаций этой схемы много, но все они отличаются вариациями обмотки связи, и по принципу работы одинаковы. Есть так же генератор Ройера на полевых транзисторах, но это совсем другая схема. В данной статье мы рассматриваем только модифицированный генератор Ройера на биполярных транзисторах, с обмоткой связи без отвода, наиболее часто использующейся в балластах CCFL. Рассмотрим схему:
При подаче питания ток течет к базе транзистора Q2 через резистор R1.
Этот резистор служит только для запуска, и с ним связан один момент, но о нем чуть позже. Транзистор Q2 начинает отпираться и через его переход коллектор-эмиттер и часть первичной обмотки начинает течь ток, а также начинает заряжаться конденсатор C1. В этот момент наводится напряжение в обмотке связи, и ток начинает вытекать из базы Q1, втекая в базу Q2. Транзистор Q1 удерживается запертым, а Q2 открывается еще больше, но, поскольку первичная обмотка с контурным конденсатором C1 составляет колебательный контур, через некоторое время заряженный конденсатор C1 начинает отдавать ток в первичную обмотку в обратном направлении, и в обмотке связи ток начинает течь наоборот. Транзисторы Q1 и Q2 меняют свои состояния на противоположные и процесс генерации стабилизируется на резонансной частоте контура, в результате чего в нем образуются синусоидальные колебания, а во вторичной обмотке наводится напряжение. Дроссель L1 накапливает энергию и отдает ее в момент переключения транзисторов, как бы повышая напряжение питания, а так же с конденсатором C2 составляет LC-фильтр.
Плата и компоненты
Через полчаса работы я развел плату и отправил ее травиться (архив с полезностями, в том числе плата в PDF, доступен по ссылке в конце статьи), а сам успел попить чай.
Я немного изменил схему, в частности, поставил PNP транзисторы, поскольку подходящих NPN под рукой не оказалось, а так же добавил второй резистор.
И добавил я его не просто так, помните, я обещал рассказать о резисторе для запуска? В идеале он должен быть несколько десятков килоом, чтобы не влиять на работу, но суметь запустить процесс, а управление транзисторами должно осуществляться исключительно обмоткой связи. Но хитрым китайцам жалко меди, и поэтому в обмотке связи только два витка, и с резистором положенного сопротивления лампа даже не зажигается. Но они ставят резистор более низкого сопротивления, в результате транзистор с эти резистором в базе работает в более нагруженном режиме, он то и сгорел. Я не стал перематывать трансформатор, а поставил более мощные транзисторы и два резистора.
Теперь помимо обмотки связи транзисторы отпираются при помощи этих резисторов, в результате мощность балласта повысилась с 4 до 20 ватт, но это предел как для трансформатора, так и для транзисторов.
Испытания
Теперь мы можем снимать дуги и питать CCFL трубки с этого драйвера. Питание схемы 12 вольт.
Архив с полезностями доступен по ссылке.
Буду рад, если статья была полезной или интересной!
Простая схема многотонального генератора на транзисторах 9 876 просмотров
Многотональный генератор часто называют генератором сигналов. Схема генератора тона представляет собой простую электронную схему, которая имеет широкое применение в различных областях. Схема ниже обычно создает различные уровни звуковых частот с помощью электрических средств. Термин «многотональный» в названии описывает рабочее поведение схемы. Он усиливает выходной сигнал на различных желаемых уровнях, известных как тона.
Ключевым элементом многотонального генератора является транзистор 2N2646.
2N2646 представляет собой однопереходный транзистор с тремя выводами, который широко известен как переключатель с электрическим управлением. В ней в идеале используются автогенераторы, датчики, схемы запуска тиристоров, таймеры и т.д. Отныне транзистор в этой схеме при минимальном списке компонентов дает наилучший результат в качестве генератора тона.
Купить на Amazon
Аппаратные компоненты
Следующие компоненты необходимы для изготовления схемы многотонального генератора
| S.no | Component | Value | Qty |
|---|---|---|---|
| 1. | Breadboard | 1 | |
| 2. | Connecting Wires | 1 | |
3. | Battery | 9v | 1 |
| 4. | Transistor | 2N3904, 2N2646 | 1 |
| 5. | Push Button | 3 | |
| 6. | Variable Resistor | 100k | 3 |
| 7. | Resistors | 470, 47 ohm | 1, 1 |
| 8. | Ceramic Capacitor | 100NF | 1 |
| 9. | Динамик | 8 Ом | 1 |
2N3904 Pinaout
для ANTARESE ASTERSED ASTERSED ASTERSED ASTERSED ASTERSED ASTERSESE OF ASTERSED ASTERSESS OF ASTERSESS OF ATSERESSE OF ASTERSESSE OF ASTERSESSE OF ASTATERSERSESEST ASTERSESS OF ASTATERSERSEST ASTERSESSE OF.
04
2N2646 Схема расположения выводов
Для подробного описания схемы расположения выводов, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание схемы многотонального генератора 2N2646
. Три переменных резистора по 100 кОм генерируют разные уровни тона; однако конденсатор емкостью 100 нФ помогает увеличивать и уменьшать частоты генератора. Транзистор Q2 способствует усилению сигнала, который используется для 8-омного динамика на выходе.
Применение и использование
- Генератор тона чаще всего используется в музыкальных инструментах
- Он также используется для обнаружения неисправностей в датчиках кабельного телевидения
- Устройство для борьбы с вредителями использует генератор тона для генерации частоты, которая отпугивает вредителей
- Тон-генератор также используется для записи музыки в звукоизолированном помещении
Похожие сообщения:
Транзисторные генераторы типа ПТГ | DACPOL Польша
Фотографии носят ознакомительный характер.
Посмотреть спецификацию продукта
- информация о продукте
Транзисторные генераторы — тип PTG
- Выходная мощность до 1 МВт
- Частота до 80 кГц
Это компактные современные изделия с очень высокой прочностью и надежностью в эксплуатации. Сама генераторная система работает на базе инвертора тока и питается от тиристорного трехфазного регулятора напряжения. Генератор представляет собой мостовой инвертор, построенный на транзисторах типа IGBT, нагрузка которых представляет собой параллельный резонансный контур. Включение генератора не требует пускового устройства, а регулятор работает за счет настроек напряжения, тока или мощности.
Источник питания : 1. Автоматический выключатель, 2. Фильтр переменного тока, 3. Электромагнитный контактор. Выпрямитель : 4. Тиристорный выпрямитель, 5. Диод, 6. Дроссель постоянного тока. Осциллятор : 7. Схема лома, 8. Инверторный мост. Согласующая сеть : 9. Резонансный конденсатор, 10. Трансформатор, 11. Нагревательный змеевик. |
| Технические характеристики | 10/15 кВт | 20/30 кВт | 40/50 кВт | 100 кВт | 150 кВт | 200 кВт | 250 кВт |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Входное напряжение [В] | 200 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Выходная частота [кГц] | 0,5÷30 | 0,5÷30 | 0,5÷30 | 0,5÷80 | 0,5÷80 | 0,5÷80 | 0,5÷80 |
| Входная мощность [кВА] | 14/20 | 28/40 | 55/65 | 130 | 195 | 260 | 330 |
| Холодопроизводительность [л/мин] | 10 | 15 | 20 | 40 | 50 | 60 | 70 |
| Внешние размеры [мм] | Ш: 600 Г: 500 В: 1275 | Ш: 600 Г: 500 В: 1275 | Ш: 600 Г: 500 В: 1900 | Ш: 600 Г: 500 В: 2100 | Ш: 1400 Г: 800 В: 2100 | Ш: 1400 Г: 800 В: 2100 | Ш: 1400 Г: 800 В: 2100 |
| Вес [кг] | 300 | 300 | 500 | 600 | 800 | 1000 | 1200 |
| 300 кВт | 400 кВт | 500 кВт | 600 кВт | 700 кВт | 800 кВт | 1000 кВт | |
| Входное напряжение [В] | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Выходная частота [кГц] | 0,3÷80 | 0,3÷80 | 0,3÷50 | 0,3÷20 | 0,3÷20 | 0,3÷20 | 0,3÷20 |
| Входная мощность [кВА] | 390 | 560 | 700 | 840 | 980 | 1120 | 1400 |
| Холодопроизводительность [л/мин] | 80 | 100 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 |
| Внешние размеры [мм] | Ш: 2000 Г: 800 В: 2100 | Ш: 2400 Г: 800 В: 2100 | Ш: 2400 Г: 500 В: 2100 | Ш: 3000 Г: 800 В: 2100 | Ш: 3000 Г: 800 В: 2100 | Ш: 3000 Г: 1000 В: 2100 | Ш: 3000 Г: 1000 В: 2100 |
| Вес [кг] | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2000 | 2500 | 2500 |
Меньше
Подробнее
- информация о продукте
Транзисторные генераторы — тип PTG
- Выходная мощность до 1 МВт
- Частота до 80 кГц
Это компактные современные изделия с очень высокой прочностью и надежностью в эксплуатации.
