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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Космические полеты вредны для печени 10.12.2021 Ученые из Университета Цукуба выяснили, что пребывание в космосе для космонавтов может быть чревато проблемами со здоровьем. На примере лабораторных мышей исследователи установили, что условия невесомости негативно влияют на экспрессию генов, связанных с функционированием печени. При полете в космос человеческое тело подвергается большим нагрузкам: микрогравитация и высокий уровень радиации сказываются на работе целого ряда органов и больше всего - на работе печени. В ходе исследования ученые сравнили экспрессию генов печени у лабораторных мышей в обычных, земных условиях и при воздействии микрогравитации, характерном для условий МКС. Оказалось, что в космической среде у мышей снижается активность антиоксидантов ввиду понижения содержания серосодержащих компонентов. Последние защищают клетки от реактивного кислорода. Таким образом, печень мышей в космических условиях подвергается сильному оксидативному стрессу. Исследователи отметили, что их работа поможет внести необходимые коррективы в рацион космонавтов МКС, а также правильно подобрать препараты, которые могут применяться экипажем на борту. При этом ученые подчеркнули, что найти способы снижения влияния микрогравитации на функционирование печени сложнее всего.

Другие интересные новости:

▪ Плавучая солнечная ферма

▪ Увидеть ветер

▪ Умный инсулин для лечения сахарного диабета 1-го типа

▪ Windows-ПК без системного блока

▪ Мышь под столом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Орсон Уэллс. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что организм делает с пищей? Подробный ответ

▪ статья Плот. Советы туристу

▪ статья Пробник оксидных конденсаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Перестраиваемые заграждающие фильтры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025