Предложен простой модулируемый генератор, который можно применить для формирования и обработки различных сигналов в радиолюбительских приборах.

Для начала рассмотрим схему генератора прямоугольных импульсов (рис. 1), который выполнен на двух RS-триггерах из логических элементов микросхемы МОП или КМОП.

Генератор работает следующим образом. При включении питания входные паразитные емкости каждого элемента - на схеме условно показаны как С1 и С2 - разряжены. Исходное состояние входов 1 и 5 первого триггера при этом соответствует лог. 0, а на его выходах 3 и 6 - лог. 1. Второй триггер случайным образом устанавливается в одном из двух состояний: предположим, что на выходе 10 - лог. 1, на выходе 13 - лог. 0. При этом диод VD1 закрыт, a VD2 открывается и достаточно быстро заряжает С2. На входе 5 устанавливается лог. 1, а на выходе 6 - лог. 0, и второй триггер переключается в другое состояние, соответственно открывая диод VD1 и закрывая VD2. Емкость С1 заряжается через диод VD1, и на входе 1 появляется лог. 1.

В таком состоянии триггеры будут находиться до тех пор, пока на входе 1 не появится уровень лог. 0. Это время определяется входной емкостью С2, током утечки входа* и разностью между напряжением лог. 1 (примерно равным Uпит) и пороговым напряжением микросхемы (примерно половине Uпит): t = C2-(Uпит·Uпор)·Iут.

После разрядки емкости С2 до порогового напряжения второй триггер вновь переключится, снова зарядится С2 и начнется разрядка С1. По достижении на нем порогового напряжения второй триггер опять переключится; в дальнейшем процессы повторяются.

Как видно из приведенной выше формулы, при практически неизменных токе утечки и пороговом напряжении время разряда паразитной емкости зависит от ее величины. У макетного образца генератора, когда к нему приближали руку, наблюдалось изменение частоты и скважности импульсов. Для уменьшения влияния обратного тока диодов их выбирают с возможно меньшим током утечки (типа КД102А).

Длительностью импульсов в таком генераторе можно управлять, изменяя ток разряда входных емкостей логических элементов. На основе этого принципа может быть построен генератор с широтно-импульсной модуляцией.

Рассмотрим этот вариант модуляции подробнее. К входам 1 и 6 элементов DD1 подключим два источника тока, управляемых модулируемым сигналом (рис. 2). При изменении входного сигнала ток одного источника увеличивается на ΔI, другого - уменьшается на ΔI.

Соответственно один период будет составлять: Т = t1+ t2 = С1 X Uпор/(I + ΔI) + С2 х X Uпор/(I - ΔI).

Как видно из формулы, чем больше ток разряда входных емкостей, тем меньше период и, соответственно, выше частота модулятора.

Восстановление исходного (модулирующего) сигнала возможно с помощью простой интегрирующей цепи, на выходе которой при постоянной амплитуде импульсов (Uамп) выходное напряжение составит: Uвых = Uамп х t1(t1+t2). Нетрудно сделать вывод, что при ΔI = 0, одинаковых входных емкостях и пороговых напряжениях входов логического элемента на выходе интегрирующей цепи будет действовать напряжение, близкое по величине к половине напряжения питания. Изменение выходного напряжения и коэффициент передачи для модулирующего сигнала соответствуют выражениям: ΔUвых = Uамп Х ΔI/2I; К = ΔUвых/ΔUвх = (Uамп/2I)∙(2I/Uт) = Uамп/Uт, где Uт - температурное напряжение, равное 26 мВ при температуре 300 к.

Еще одно замечание. Под действием входного сигнала изменяется как длительность импульса, так и длительность паузы. Частота импульсов также несколько изменяется: при увеличении входного сигнала она уменьшается. Этим определяется достаточно большой динамический диапазон устройства. Практическая схема генератора приведена на рис. 3. Его элементы выбраны из соображений их доступности и повторяемости параметров.

Входной дифференциальный каскад (VT1, VT2) выполнен на биполярных транзисторах КТ315 (с любым буквенным индексом), желательно с близкими коэффициентами передачи тока базы. В качестве диодов использованы КД102 с малым обратным током. Для увеличения стабильности работы генератора в схему введена отрицательная обратная связь с выхода 4 через низкочастотный фильтр из резистора R5, конденсатора С2 и резистора R4 с частотой среза около 16 Гц.

Настройка генератора производится подбором резистора R3 на необходимую частоту модуляции.

Автор: В.Горбатых, г.Улан-Удэ