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:

Самолет меняет вкус привычных продуктов 27.09.2026

Одна и та же еда может восприниматься совершенно по-разному на земле и на борту пассажирского самолета. На первый взгляд причина может показаться очевидной: качество продуктов или особенности приготовления. Однако специалисты утверждают, что значительную роль играют непосредственно условия полета. Шум двигателей, давление в герметичном салоне и даже звуковой фон способны изменять работу механизмов, отвечающих за восприятие вкуса и аромата пищи. Одним из наиболее интересных факторов оказался постоянный шум. Профессор Оксфордского университета Чарльз Спенс исследовал влияние громких звуков на вкусовые ощущения и обнаружил, что в шумной обстановке человек может слабее воспринимать сладость. Поэтому напиток или десерт, которые на земле кажутся достаточно насыщенными, во время полета способны восприниматься более пресными. При этом эффект не одинаков для всех вкусов. Особенно любопытно ведет себя умами - вкус, характерный, например, для помидоров, грибов и пармезана. В условиях полета ...>>

Новая нержавеющая сталь заменит титан в производстве водорода 27.09.2026

Производство водорода с помощью электролиза требует материалов, способных длительное время работать в агрессивной химической среде и при высоких электрических напряжениях. Даже нержавеющая сталь, которая обычно отличается высокой устойчивостью к коррозии, в таких условиях постепенно разрушается. Поэтому в наиболее ответственных элементах электролизеров приходится использовать гораздо более дорогие материалы, прежде всего титан. Исследователи из Университета Гонконга предложили новый сплав, который потенциально способен значительно сократить зависимость от титана. Материал получил название SS-H2, а его главное преимущество заключается в необычном механизме защиты поверхности. Обычная нержавеющая сталь сохраняет устойчивость благодаря тонкой пассивирующей пленке на основе оксида хрома. Этот слой изолирует металл от агрессивной среды и препятствует дальнейшему развитию коррозии. Однако при достаточно высоком электрическом напряжении защитная пленка может разрушаться, после чего традици ...>>

Кораллы, устойчивые к потеплению, хуже справляются с болезнями 26.09.2026

Коралловые рифы существуют в условиях постоянного взаимодействия множества факторов окружающей среды, поэтому способность переживать один вид стресса еще не гарантирует общей устойчивости организма. Особенно важной эта проблема становится на фоне потепления океана, которое уже приводит к массовому обесцвечиванию кораллов. Исследователи Бостонского университета обнаружили, что симбиоз с теплостойкими водорослями рода Durusdinium действительно помогает кораллам переносить кратковременное повышение температуры, но одновременно может повышать их уязвимость к бактериальным инфекциям. Жизнь кораллов во многом зависит от микроскопических водорослей, которые обитают внутри их тканей. Благодаря фотосинтезу эти симбионты обеспечивают организм-хозяин значительной частью питательных веществ. Однако при чрезмерном нагревании воды нормальное взаимодействие нарушается: водоросли могут покидать ткани коралла, из-за чего он теряет окраску и белеет. Массовое обесцвечивание сегодня считается одной из ...>>

Случайная новость из Архива NFC-микросхема Infineon NLM0011 для управления LED-драйверами 28.01.2020 Компания Infineon представила две новые микросхемы NLM0011 и NLM0010, которые позволяют управлять светодиодным источником питания с помощью аналогового или ШИМ-сигнала. В микросхемах реализован беспроводной NFC-интерфейс. Изделия ориентированы на создание решений для управления освещением и совместимы с большинством существующих типов бюджетных аналоговых светодиодных драйверов. В NLM0011 интегрированы функции CLO (constant lumen output), OTC (operation time counter) и подсчета операций вкл/выкл. Благодаря встроенному функционалу, управление освещением можно производить напрямую, без подключения дополнительного микроконтроллера. NLM0010 представляет собой версию NLM0011 без функции CLO. Микросхемы поддерживают пассивный (параметры ШИМ могут быть настроены через NFC) и активный (вывод ШИМ генерируется согласно сохраненным параметрам ШИМ) режимы работы. Области применения: Системы освещения; Решения, в которых в качестве управляющего сигнала используется ШИМ или постоянное напряжение; Системы идентификации и аутентификации. Характеристики: Конфигурируемый выход ШИМ амплитудой 2,8 В с точностью рабочего цикла +- 0,1%; Интерфейс NFC, соответствующий стандарту ISO/IEC 18000-3 mode 1(ISO / IEC 15963); CLO (у NLM0011) с 8 настраиваемыми контрольными точками; Счетчик времени работы (OTC) и счетчик операций вкл/выкл.; Встроенный регулятор напряжения (LDO), позволяющий избежать влияния нестабильного напряжения питания; Энергонезависимая память (NVM), включая UID и 20 байт, зарезервированные для данных пользователя; Совместимость с MD-SIG "NFC Programming Specification".

Другие интересные новости:

▪ Вакцина для пчелы

▪ В лондонском метро слишком жарко

▪ Освещение с аэростата

▪ Новый текстиль превратит тепло тела в электричество

▪ Улучшение теплоизоляции окон

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тембра, громкости. Подборка статей

▪ статья Молодежь - барометр общества. Крылатое выражение

▪ статья В каком диапазоне Земля по яркости сравнима с Солнцем и многократно превосходит все остальные планеты Солнечной системы, вместе взятые? Подробный ответ

▪ статья Жасмин желтый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Электронный коммутатор нагрузок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Резервный преобразователь напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026