Кварцевый хаотический автогенератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Построение автогенераторов с "хаотическим поведением" основывается на взаимодействии взаимосвязанных линейного и нелинейного осцилляторов.

Схема "хаотического" автогенератора обычно содержит три основных элемента:

• линейный колебательный контур;
• взаимосвязанный с линейным нелинейный колебательный контур, содержащий p-n-переход (чаще всего это варакторный диод);
• усилитель с ограничительной характеристикой, обеспечивающий самовозбуждение системы (любая схема усилителя, используемая в обычных автогенераторах).

Характер процессов в нелинейном контуре хаотического автогенератора определяется как частотой, так и амплитудой воздействия на него. Сложные сигналы на выходе нелинейного контура после прохождения по цепи обратной связи автогенератора становятся источником возмущения того же самого нелинейного контура. При многократной циркуляции сигнала, динамика такого автогенератора становится хаотической.

Схема кварцевого хаотического автогенератора, где в качестве линейных контуров используются кварцы, представлена на рис.1. Здесь линейный колебательный контур образован кварцами, а нелинейный - элементами L1-VD1. В зависимости от полярности и уровня ВЧ-напряжения, приложенного к варакторному диоду VD1, его емкость изменяется, следовательно, собственная (резонансная) частота контура L1-VD1 также изменяется.

Рис.1. Принципиальная схема кварцевого хаотического автогенератора

При определенных параметрах системы (номиналах радиодеталей) колебания в ней становятся хаотическими, а дискретный до этого момента спектр колебаний (рис.2) - непрерывным (рис.3).

Рис.2. Дискретный спектр колебаний

Рис.3. Непрерывный спектр колебаний

Для построения хаотического автогенератора использовалась известная классическая схема емкостной "трехточки". Транзистор VT2 образует буферный каскад, который необходим для развязки автогенератора на VT1 и его нагрузки (например, измерительных приборов с 50-омными входами).

В схеме на рис.1 используются два кварца. Это вызвано следующим. Как показали предварительные эксперименты, хаотические колебания реализуются при наличии контура L1-VD1 и всего одного кварца, однако такой режим работы автогенератора оказывается крайне неустойчивым.

При выключении питания и его последующем включении автогенератор перестает работать в хаотическом режиме и становится "обычным" кварцевым генератором. Возврат в хаотический режим возможен в этом случае кратковременным подключением второго кварца к уже работающему в автогенераторе.

При параллельном включении нескольких кварцев и отсутствии нелинейного контура L1-VD1, в схеме происходят сложные (многочастотные), но детерминированные колебания. Подключив к выходу автогенератора спектроанализатор, можно увидеть в этом случае лишь некоторое число пиков различной высоты (рис.2). При наличии двух кварцев с разными частотами, колебания одного кварца модулируют колебания другого из-за нелинейности усилителя на VT1. В итоге получается АМ-сигнал и ряд гармоник. Чем сложнее форма колебаний, воздействующих на линейный контур L1-VD1, тем более вероятен хаотический режим. Следует учесть, что тип корпуса и исполнение кварцев должно быть идентично, а различаться они должны только частотой - это одно из условий того, что автогенератор будет генерировать сразу на частотах установленных в него кварцев.

Частоты кварцев должны отличаться примерно в 1,3...1,5 раза. При этом необходимо использовать кварцы с отношением частот, близким к иррациональному числу. Другими словами, желательно использовать кварцы с несоизмеримыми частотами.

Для получения хаотических колебаний при необходимости следует подобрать индуктивность L1 (в качестве L1 автор использовал дроссель промышленного изготовления каплеобразной формы с двумя выводами). Если хаотические колебания все же не получаются, следует попробовать подобрать конденсаторы С2 и C3, либо изменить режим транзистора VT1 по постоянному току с помощью R1.

Установив рядом с исследуемым автогенератором многодиапазонный приемник с АМ-диапазонами и подключив к выходу генератора отрезок провода длиной 10...20 см, который служит в данном случае антенной, прослушиваем работу генератора, чтобы определить - перешел ли он в хаотический режим работы или нет. Наличие сильного шума в широкой полосе частот со "вставками" весьма мощных несущих свидетельствует о том, что реализован именно хаотический режим работы.

Вместо приемника можно использовать специальный прибор, позволяющий контролировать даже момент перехода от детерминированных к хаотическим колебаниям. Схема такого прибора - индикатора хаотических колебаний (рис.4) - представляет собой детекторный приемник АМ-сигналов с 50-омным входом по ВЧ и высокочувствительным УЗЧ, нагруженным на головные телефоны.

Рис.4. Схема прибора-индикатора хаотических колебаний

Индикатор налаживают, подбирая номинал резистора R5 до получения напряжения +4...8 В на коллекторе VT2. Вход индикатора подключается к выходу генератора. При наличии хаотических колебаний в исследуемом автогенераторе, в головных телефонах слышен очень громкий шум, напоминающий "суперный шум" сверхгенеративного приемника.

Как показали эксперименты, в полосе частот 1 ...25 МГц мощность шумов кварцевого хаотического автогенератора в 10⁴...10⁶ раз больше мощности шумов классической схемы генератора шума на стабилитроне! Это позволяет использовать кварцевый хаотический автогенератор как сверхмощный генератор шума при проведении различных измерений.

Литература

1. Мун Ф. Хаотические колебания. Вводный курс для научных работников и инженеров. - М.: Мир, 1990.
2. Чайка Ю.Д. Детермированый хаос - в арсенал радиолюбителя. - Радиоаматар, 1998, N9, С.12, 13.
3. Максимов Н.А., Кислов В.Я. Хаотическая и регулярная динамика автономных автоколебательных систем, содержащих р-n-переход. - Радиотехника и электроника, 1997, N12, С.1487-1492.
4. Артеменко В. SSB-минитрансивер с ЭМФ на 160 м - KB журнал, 1997, N6, С.13-21.
5. Чайка Ю.Д. Семейство автогенераторов шумовых колебаний. - Радиоаматар, 2002, N8, С.53-55.
6. Давидович М.В. Бистабильный усилитель на эффекте стохастического резонанса для малых входных отношений сигнал/шум. - Радиотехника и электроника, 1996, N11, С.1332-1339.

Автор: В.Артеменко, UT5UDJ, г.Киев; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Волосы выращены из стволовых клеток 03.05.2012 Японские исследователи вырастили на коже лысых мышей человеческие волосы путем имплантации волосяных фолликулов, полученных из стволовых клеток. На первом этапе работы ученые Токийского университета, работающие под руководством профессора Такаши Тсуйи, вырастили волосяные фолликулы из стволовых клеток кожи мышиных эмбрионов, а также из клеток луковиц чувствительных волосков (вибрисс) взрослых животных. Полученные в лабораторных условиях фолликулы имплантировали в кожу полностью лысых иммунодефицитных мышей. Через месяц после проведения процедуры примерно из 75% имплантированных фолликулов выросли настоящие волосы. Более того, имплантированные фолликулы сформировали полноценные контакты с окружающими тканями животных, в том числе с эпидермисом; мышцами, поднимающими волосы; и нервными волокнами. Повторение эксперимента с фолликулами, выращенными из клеток, выделенных из кожи пациента, страдающего преждевременным андрогенным облысением, также привело к появлению на коже животных полноценных окрашенных человеческих волос. Исследователи планируют в течение ближайших 3-5 лет начать проведение клинических исследований и надеются, что для превращения разработанного ими подхода в эффективный метод лечения облысения потребуется не более 10 лет.

Другие интересные новости:

▪ Рождаются долгожители

▪ Причал с присосками

▪ Зарядки электромобилей от McDonald's

▪ Сверхтонкий DVD-привод Samsung для планшетов на Android

▪ Летние фрукты круглый год

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы. Подборка статей

▪ статья Организация питания в условиях автономного выживания. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какой процент нашего мозга мы используем? Подробный ответ

▪ статья Оператор конвейерной линии оборудования. Должностная инструкция

▪ статья Парковочный локатор на микросхеме LM380N. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ультразвуковой дефектоскоп. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025