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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Самовосстанавливающееся стекло для смартфонов 05.04.2017 Исследователи Калифорнийского университета в Риверсайде представили первое в мире самовосстанавливающееся стекло для смартфонов, способное "залечивать" небольшие царапины и сколы. До сих пор существовало два способа оживить смартфон с разбитым после падения стеклом - заменить стекло или купить новый смартфон. Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде придумали третий способ: самовосстанавливающееся стекло для смартфона. 4 апреля 2017 г. его представили на очередном заседании Американского химического общества (American Chemical Society). Как пишет Business Insider, материал для такого экрана изготовлен из эластичного полимера и ионной соли. У материала есть особый тип связи - ион-дипольное взаимодействие. За счет него ионы способны притягивать полярные молекулы (с постоянным или наведенным дипольным моментом) других веществ. Когда материал повреждается или царапается, ионы и молекулы притягиваются друг к другу, чтобы "исцелить" материал. Он может растягиваться до 50 раз по отношению к исходному размеру. Было проведено несколько тестов на способность материала самовосстанавливаться и избавляться от разрезов и царапин. "После того, как материал был разорван надвое, он оказался способен "склеиться" до исходной кондиции в течение 24 часов", - пояснил участвующий в проекте химик Чао Ван (Chao Wang). Безусловно, вряд ли такое стекло сможет само собой собраться, будучи разбитым вдребезги, однако, по словам ученых, справиться с царапиной или небольшим сколом вполне может.

Другие интересные новости:

▪ Pretec бьет рекорды

▪ CC3200 - микроконтроллер Cortex-M4 со встроенным WiFi

▪ ЖК-панели WhiteMagic

▪ Новая технология TrimPix

▪ Бесплатное такси работает за счет рекламы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья Любовь побеждается только бегством. Крылатое выражение

▪ статья Какие цвета крови, кроме красного, распространены в животном мире? Подробный ответ

▪ статья Терновник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Простой сторож автомобиля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стреляющая бутылка. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026