Selbstoszillator basierend auf einer Tunneldiode. Tunneldiode: im Detail in einfacher Sprache Tunneldiodengenerator
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BELARUSISCHE NATIONALE TECHNISCHE UNIVERSITÄT
FAKULTÄT FÜR INSTRUMENTENBAU
Abteilung für Informations- und Messgeräte und Technologien
KURSARBEIT
in der Disziplin: „Empfangs- und Sendegeräte“
Thema: MASTER-AUTOGENERATOR AUF EINER TUNNELDIODE
Interpret: Novik S. F.
Leiter: Vorobey R.I.
Abstrakt
Die Kursarbeit umfasst 18 Seiten, 4 Zeichnungen, 1 Anhang.
AUTOGENERATOR, DIODEN-AUTOGENERATOREN, TUNNELDIODE, SCHALTPLAN.
Zweck Kursarbeit ist die Entwicklung eines Schaltplans und die Berechnung eines Master-Oszillators auf Basis einer Tunneldiode, eine Beschreibung seiner Funktionsweise und die Berechnung der im Schaltplan enthaltenen Elemente
Das Projekt präsentiert: einen elektrischen Schaltplan eines Master-Selbstoszillators auf Basis einer Tunneldiode und dessen Berechnung.
Einführung
1. Analyse des Funktionsprinzips eines Selbstoszillators auf Basis einer Tunneldiode
1.1 allgemeine Informationenüber Autogeneratoren
1.2 Dioden-Selbstoszillatoren
1.3 Tunneldiode
2. Entwicklung einer Selbstoszillatorschaltung auf Basis einer Tunneldiode
3. Berechnung einer Selbstoszillatorschaltung auf Basis einer Tunneldiode
3.1 Auswahl einer Tunneldiode
3.2 Berechnung des Diodenmodus
3.3 Berechnung des Stromkreises
3.4 Berechnung des Resonators
3.5 Berechnung der Kapazität Csv und C1
Abschluss
Liste der verwendeten Quellen
Einführung
Im Rahmen der Kursarbeit wurde eine Master-Oszillatorschaltung auf Basis einer Tunneldiode entwickelt und berechnet.
Ein Selbstoszillator ist eine Quelle elektromagnetischer Schwingungen, deren Schwingungen ohne äußere Einwirkung spontan angeregt werden. Daher werden selbsterregte Generatoren im Gegensatz zu Generatoren mit Fremderregung (Leistungsverstärker) oft als selbsterregte Generatoren bezeichnet.
In Funksendern werden Selbstoszillatoren hauptsächlich als Kaskaden verwendet, die die Trägerschwingungsfrequenz einstellen. Solche Generatoren sind Teil des Sendererregers und werden Mastergeneratoren genannt. Die Hauptanforderung an sie ist die Hochfrequenzstabilität. Bei einigen Sendertypen (insbesondere im Mikrowellenbereich) können Selbstoszillatoren Endstufen sein. Die Anforderungen an solche Generatoren ähneln denen an Leistungsverstärker – um eine hohe Ausgangsleistung und Effizienz zu gewährleisten.
Eine Tunneldiode ist eine Generatordiode mit geringer Leistung und schmalem pn-Übergang, deren aktive Eigenschaften sich in einem weiten Frequenzbereich manifestieren – von Gleichstrom in die Mikrowelle.
1. Analyse des Funktionsprinzips eines Selbstoszillators auf Basis einer Tunneldiode
1.1 Allgemeine Informationen zu Eigengeneratoren
Master-Oszillatoren sind so konzipiert, dass in ihnen harmonische Schwingungen angeregt werden. Das Hauptelement eines harmonischen Schwingungsgenerators ist ein Resonator, dessen Haupteigenschaft die oszillierende Natur des transienten Prozesses ist. Der einfachste Resonator ist ein Schwingkreis. Wird Energie in den Schwingkreis eingebracht, so treten bei ausreichend hoher Güte (Q " 1) Stromschwingungen auf, die mit der Zeit abklingen. Die Abnahme der Schwingungsamplitude erklärt sich durch Leistungsverluste im Stromkreis. So entsteht ein Selbstoszillator harmonischer Schwingungen ist es notwendig, einen Resonator mit ausreichend hoher Güte zu verwenden und Verluste auszugleichen.
Um die letzte Bedingung zu erfüllen, reicht es aus, dem Resonator periodisch synchron zu den angeregten Schwingungen Anteile elektromagnetischer Energie zuzuführen. Die Energiequelle kann ein konstantes elektrisches Feld sein; Um seine Energie in Schwingungsenergie umzuwandeln, ist ein aktives Element (AE) erforderlich. Das Blockschaltbild des Selbstoszillators ist in Abbildung 1 dargestellt. Hier ist eine Rückkopplung erforderlich, um den Betrieb des AE mit den im Resonator vorhandenen Schwingungen zu synchronisieren.
Abbildung 1 – Blockdiagramm eines Selbstoszillators
Als Resonatoren im Sortiment hohe Frequenzen Es werden LC-Schaltungen und Quarzplatten verwendet; für Mikrowellen - Liniensegmente mit verteilten Parametern, dielektrische Unterlegscheiben, Ferritkugeln usw. Aktive Elemente können bipolar sein und Feldeffekttransistoren sowie Generatordioden - Tunnel-, Avalanche-Span-, Gunn-Dioden usw.
Der Funktionsmechanismus des Autogenerators ist wie folgt. Beim Einschalten der Energiequelle kommt es im Resonator zu einem transienten Schwingungsprozess, der sich auf die AE auswirkt. Letzterer wandelt die Quellenenergie in Schwingungsenergie um und überträgt sie auf den Resonator. Übersteigt die vom aktiven Element gelieferte Leistung die vom Resonator und der Last aufgenommene Leistung, ist also die Selbsterregungsbedingung erfüllt, dann erhöht sich die Amplitude der Schwingungen. Mit zunehmender Amplitude tritt die Nichtlinearität des AE auf, das Wachstum der Ausgangsleistung verlangsamt sich und ab einer bestimmten Schwingungsamplitude entspricht die Ausgangsleistung der verbrauchten Leistung. Ist diese Energiebilanz bis auf kleine Abweichungen stabil, stellt sich im Selbstoszillator ein stationärer Schwingungsmodus ein.
Autogeneratoren unterscheiden sich wesentlich von anderen Kaskaden von Funksendern dadurch, dass Frequenz und Amplitude der Schwingungen hier nicht durch eine externe Quelle, sondern durch die Parameter ihres eigenen Schwingsystems und des aktiven Elements bestimmt werden.
1.2 Dioden-Selbstoszillatoren
Je nach AE-Typ werden Transistor- und Dioden-Selbstoszillatoren unterschieden.
Dioden-Selbstoszillatoren sorgen aufgrund spezifischer Prozesse in Generatordioden für stationäre Schwingungen. Rückmeldung hier erfolgt es automatisch ohne den Einsatz spezieller Elemente.
1.3 Tunneldiode
Eine Tunneldiode ist eine Generatordiode mit geringer Leistung und schmalem pn-Übergang, deren aktive Eigenschaften sich in einem weiten Frequenzbereich manifestieren – von Gleichstrom bis Mikrowelle. Dadurch können Sie Tunnel-Selbstoszillatoren mit einer Vielzahl von Frequenzen bauen. Die Ausgangsleistung von Selbstoszillatoren mit Tunneldioden beträgt normalerweise Hunderte von Mikrowatt. Ein wichtiger Vorteil einer Diode ist die Erhaltung ihrer Eigenschaften als aktives Element unter Strahlungsbedingungen.
Das Ersatzschaltbild einer Tunneldiode (Abbildung 2a) enthält einen Stromgenerator u.a (uA), Barrierekapazität des p-l-Übergangs Sb ( uA), Verlustwiderstand im Halbleiter und in den Kontakten rs und Anschlussinduktivität Lв. Die gestrichelte Linie in Abbildung 2b zeigt die statische Strom-Spannungs-Kennlinie einer herkömmlichen Diode mit pn-Übergang.
Abbildung 2. Ersatzschaltbild einer Tunneldiode (a) und statische Strom-Spannungs-Kennlinie eines Stromgenerators (b)
2. Entwicklung einer Selbstoszillatorschaltung auf Basis einer Tunneldiode
1. Eine Tunneldiode ist daher ein Gerät mit einer I-V-Charakteristik vom N-Typ Schwingsystem unter Berücksichtigung von Lv n Sat an den Anschlusspunkten des Stromgenerators ia (ua) muss bei einer gegebenen Frequenz eine Parallelresonanz vorliegen.
Abbildung 3. Wichtigste elektrische (a) und äquivalente (b) Stromversorgungsschaltungen einer Tunneldiode.
2. Bei sehr kleinen Spannungen ua liegt ein Abschnitt mit negativer Steigung vor. Damit die Diode als aktives Element eines Selbstoszillators fungiert, muss die Versorgungsspannung U0 innerhalb der Grenzen von uppeak liegen< U0< uвп или 0,1 < U0 < 0,6 В. Так как напряжение стандартных источников питания Еп>1,5 V, dann ist ein Spannungsteiler erforderlich (Abbildung 3 a).
3. Das Vorhandensein eines Abschnitts mit negativer Steigung nicht nur auf der dynamischen Strom-Spannungs-Kennlinie (wie bei allen aktiven Elementen), sondern auch auf der statischen Kennlinie führt dazu, dass die Stabilität des DC-Arbeitspunkts sichergestellt werden muss.
Elektrischer Schaltkreis eines Selbstoszillators mit Tunneldiode. Abbildung 4 zeigt eines der möglichen Schemata eines solchen Selbstoszillators.
Abbildung 4. Prinzip Elektrischer Schaltplan Selbstoszillator basierend auf einer Tunneldiode.
Hier sind R1, R2 der Spannungsteiler im Stromkreis;
Sbl, Lbl – Elemente, die die Stromquelle vor hochfrequenten Strömen blockieren;
C1, C2, L – Elemente des Resonators, der die Erzeugungsfrequenz festlegt;
Ссв – Kommunikationskapazität mit der Last. Um gleichzeitig eine hohe Frequenzstabilität und optimale Energiebedingungen zu gewährleisten, wird eine unvollständige Verbindung des Resonators mit der Diode verwendet.
3. Berechnung einer Selbstoszillatorschaltung auf Basis einer Tunneldiode
Die Berechnung eines Tunnel-Selbstoszillators besteht aus drei Hauptschritten: 1) Auswahl einer Diode; 2) Berechnung des Diodenmodus; 3) Berechnung des Resonators und des Stromkreises.
3.1 Auswahl einer Tunneldiode
Bei der Auswahl einer Diode sollten Sie die erforderliche Ausgangsleistung des Oszillators berücksichtigen. Um eine Hochfrequenzstabilität zu erreichen, sollte eine geschwächte Verbindung zur Last verwendet und eine ausreichend kleine Kapazität gewählt werden Ssv. Dann die Leistung in der Last Rn? (0,1 ... 0.2) P1, Wo P1 ist die von der Diode an den externen Stromkreis abgegebene Schwingungsleistung.
Aus der Theorie der Tunnel-Selbstoszillatoren folgt, dass die maximale Schwingungsleistung der Diode beträgt:
P1 max ? 0,2 ,
= ichGipfel-ichVizepräsident;= uGipfel-uvp.
Da = ichGipfel;? 0,4 Für Galliumarsenid-Dioden ergibt sich folgendes Verhältnis zur Diodenauswahl: ichGipfel? 100 Rn.
3.2 Berechnung des Diodenmodus
Der Zweck der Berechnung besteht darin, die optimale Lastleitfähigkeit zu ermitteln GZu, konstante Spannung U0 , auf der Diode, äquivalenter Widerstand der Stromversorgung Rist. Als Ergebnis der Berechnung wird die Amplitude der Schwingungen bekannt Ua1 , oszillierend P1, und verbraucht P0 Leistung sowie der elektronische Wirkungsgrad des Autogenerators.
Bei der Berechnung des Diodenmodus müssen die Bedingungen für das Vorhandensein eines stationären Modus, der Selbsterregung und der Gleichstromstabilität berücksichtigt werden. Es ist notwendig, die Abhängigkeit vom Realen zu berechnen GA und imaginär Va Leitfähigkeitsteile Jaüber die Amplitude der Schwingungen Ua1. Hauptbeitrag zu Va gibt die Sperrkapazität der Diode an, d.h. Was?WCb1, wobei Sb1 die über die erste Harmonische gemittelte Kapazität ist Co(uA). Berechnungen zeigen, dass der Wert INA hängt schwach davon ab Ua1, daher berücksichtigen sie die Kapazität Co konstant, vorausgesetzt Sa1 – Sa (U0). Berechnung | Ga|(Ua) kann in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden.
Abbildung 6. Normalisierung der Strom-Spannungs-Kennlinie einer Tunneldiode auf Basis von Galliumarsenid ( A) und Abhängigkeit | Ga|/ ichGipfel auf Spannungsamplitude ( B)
1. Lassen Sie uns die statische Strom-Spannungs-Kennlinie einer Tunneldiode mit einem geeigneten analytischen Ausdruck approximieren.
2. Vorausgesetzt, dass die Spannung ua(T) auf der Diode eine harmonische Form hat (dies gilt, wenn der Gütefaktor der Schaltung bei Parallelresonanz ausreichend hoch ist), setzen wir die Spannung in die Formel ein, die der Strom-Spannungs-Kennlinie näherungsweise entspricht
ua(f) = U0+Ua1cosGew
und finde die Abhängigkeit ich A (T) .
3. Entfaltungsfunktion ich A (T) In der Fourier-Reihe finden wir die Amplitude der ersten Harmonischen des Diodenstroms Ia1 .
4. Berechnen
|GA| = Ia1/ Ua1 .
5. Wiederholen Sie die Berechnungen für verschiedene Ua1 Und U0. Als Ergebnis erhalten wir eine Familie von Abhängigkeiten | Ga|(Ua1) bei U0 als Parameter.
Da die Strom-Spannungs-Kennlinien von Tunneldioden aus demselben Material identisch sind und sich nur im Wert des Spitzenstroms 1 „Pyak“ unterscheiden, können Sie in den Berechnungen eine auf normalisierte Durchschnittskennlinie verwenden ich Peak, der für ein bestimmtes Halbleitermaterial gültig ist (Abbildung 6).
Wie Berechnungen mit der beschriebenen Methode zeigten und Experimente bestätigten, wird der optimale Modus mit folgenden Parametern des Selbstoszillators erreicht: U0= 0,37 V; | Ga|/ ichGipfel=1,2 V-1. In diesem Fall die Amplitude der Schwingungen Ua1 = 0,33 V und der Anregungsmodus bei U0= const erweist sich als starr.
3.3 Berechnung des Stromkreises
Der Diodenstromkreis erfüllt die folgenden Hauptfunktionen: 1) Versorgt die Diode mit der Energie, die zur Erzeugung elektromagnetischer Schwingungen erforderlich ist; 2) sorgt für eine optimale Verschiebung des Arbeitspunktes auf der statischen Strom-Spannungs-Kennlinie.
Um den optimalen Modus der Diode bei sanfter Schwingungsanregung zu erhalten, empfiehlt es sich, wie bei Transistorszillatoren, eine automatische Vorspannung zu verwenden. Es entsteht, wenn von der Diode ein Gleichstrom fließt ICH0 durch parallel geschaltete Widerstände R1 Und R2 . Sie können den Widerstand so wählen R1 Und R2 dass im Moment der Schwingungsanregung die konstante Spannung an der Diode einer sanften Anregung und im stationären Modus dem optimalen Wert entspricht U0= 0,37 V. Die Möglichkeit einer solchen Wahl erklärt sich aus der Tatsache, dass bei sanfter Schwingungsanregung Gleichstrom entsteht ICH0(0)( es ist etwas kleiner ichGipfel) ist größer als der Strom ICH0 im stationären Betrieb. Bei Schwankungen kann der Strom ICH0 wird nicht mehr durch die statische Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode bestimmt, sondern entspricht einer gewissen Belastungskurve GH(schattierter Bereich in Abbildung 6, a). Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass die Zeitabhängigkeit u.a(T) nicht harmonisch.
Im stationären Schwingungsmodus ist die konstante Spannung Uо gleich dem optimalen Wert von 0,37 V, wenn die Spannungsänderung am Widerstand Rist beim Absinken des Gleichstroms I0 auf I0 gleich der Differenz der konstanten Spannungen an ist die Diode im optimalen Modus und im Moment der Erregung. Von hier aus erhalten wir (Abbildung 6, a):
Rist?(U0-upk)/(ipeak-I0) (1)
Im Maximaleffizienzmodus:
Aus Abbildung 6 geht hervor, dass er im optimalen Modus 0,3 beträgt, also 0,4 V/ipeak; Dann: elektromagnetischer Tunneldiodengenerator
0,37 V + 0,27 A *0,4 Ohm = 0,47 V (3)
= (0,4 Ohm * 1,5 V) / 0,47 V = 1,27 Ohm (4)
) = 0,4 Ohm * 1,5 V / (1,5 V - 0,47 V) = 0,58 Ohm (5)
3.4 Resonatorberechnung
Auswahl der Schaltungsinduktivität L= 5 µH mit Gütefaktor QL= 110. Wir betrachten th
O Q0 QL.
Berechnen wir die Parameter der Resonatorelemente:
Mit = schRL = 2 pfpL= 2 * 3,14 * 0,5 Hz * 106 * 5 * 10-6 H = 15,7 Ohm (6)
MITU= = ? 2072 pF (7)
Rp = MitQ0 = 15,7 Ohm * 110 1,72 kOhm (8)
C"1= C?/s = 2072 pF/15,7 Ohm = 132 pF (9)
C2? C"1 ? 132 pF (10)
3.5 Berechnung der Kapazität Csv und C1
Sollen wir Rн akzeptieren? 300 Ohm, dann:
Ssv == 60 pF (11)
60 pF (12)
132 - 60 = 72 pF (13)
Der Widerstand des Eingangskreises sollte viel größer sein als der des Resonatorkreises (). Nehmen wir n=10, dann:
Lbl=10L = 10 * 5 * 10-6 = 50 μH (14)
Cbl=Cbl/10 = 60 * 10-12 / 10 = 5 pF (15)
Abschluss
Während der Kursarbeit wurde die Funktionsweise eines Selbstoszillators auf Basis einer Tunneldiode beschrieben und a Schaltbild, wurden die im Schaltplan enthaltenen Elemente berechnet.
Liste der verwendeten Quellen
1. Petrov B. E., Romanyuk V. A., Radiosender
Geräte auf Halbleitergeräten: Proc. Handbuch für Funktechnik. Spezialist. Anruf/ M.: Höher. Schule, 1989 – 232 S.
2. Handbuch der elektrischen Kondensatoren / M. N. Dyakonov, V. I. Karabanov, V. I. Prisnyakov usw.; Unter allgemein Hrsg. I. I. Chetvertkova und V. F. Smirnova. - M.: Radio und Kommunikation, 1983 - 576 S.
3. Widerstände: Verzeichnis / V. V. Dubrovsky, D. M. Ivanov, N. Ya. Pratusevich und andere; Ed. I. I. Chetvertkova und V. M. Terekhova. - 2. Aufl., - M.: Radio and Communications, 1991 - 528 S.
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Eine Tunneldiode ist eine Generatordiode mit geringer Leistung und schmalem Durchmesser pn-Übergang, deren aktive Eigenschaften sich in einem breiten Frequenzbereich manifestieren – vom Gleichstrom bis zur Mikrowelle. Dadurch können Sie Tunnel-Selbstoszillatoren mit einer Vielzahl von Frequenzen bauen. Die Ausgangsleistung von Autogeneratoren mit Tunneldioden beträgt Hunderte von Mikrowatt. Ein wichtiger Vorteil der Diode ist die Erhaltung ihrer Eigenschaften als aktives Element unter Strahlungsbedingungen.
Ersatzschaltung einer Tunneldiode
Enthält einen Stromgenerator, eine pn-Übergangsbarrierekapazität, einen Verlustwiderstand in Halbleiterkontakten und eine Leitungsinduktivität. Die gestrichelte Linie zeigt die statische Strom-Spannungs-Kennlinie einer herkömmlichen Diode mit pn-Übergang.
Merkmale eines Selbstoszillators auf Basis von Tunneldioden. Bei der Auswahl und Berechnung einer Tunneloszillatorschaltung muss Folgendes berücksichtigt werden.
1. Eine Tunneldiode ist ein Gerät mit einer Strom-Spannungs-Kennlinie vom N-Typ, daher muss das Schwingsystem unter Berücksichtigung von L und C an den Verbindungspunkten des Stromgenerators bei einer bestimmten Frequenz eine Parallelresonanz aufweisen
2. Bei sehr niedrigen Spannungen U liegt ein Abschnitt mit negativer Flanke vor. Damit die Diode als aktives Element eines Selbstoszillators wirken kann, muss die Versorgungsspannung U innerhalb der Grenzen von uppeak liegen 3. Das Vorhandensein eines Abschnitts mit negativer Steigung nicht nur auf der dynamischen Strom-Spannungs-Kennlinie (wie bei allen aktiven Elementen), sondern auch auf der statischen Kennlinie führt dazu, dass die Stabilität des DC-Arbeitspunkts sichergestellt werden muss. Betriebsmodus der DC-Tunneldiode. Sehen wir uns unter Berücksichtigung der Merkmale von Tunnel-Selbstoszillatoren an, wie der Diodenmodus für Gleichstrom ausgewählt und berechnet wird. Zur Berechnung von U 0 und I 0 U 0 =E p -I 0 R Quelle, wobei E p =E p R 2 /(R 1 +R 2)/ Nehmen wir an, dass sich durch eine zufällige Schwankung die Spannung an der Diode U um den Wert U geändert hat. Der Gleichstrombetrieb ist dann stabil, wenn der resultierende Einschwingvorgang den Arbeitspunkt wieder in seine ursprüngliche Lage bringt. Nach Durchführung einer Stabilitätsanalyse erhalten wir folgende Bedingung für die Stabilität des Diodenmodus gegenüber Gleichstrom: R-Quelle<1/|G 0 | wobei G 0 =dI/dU die Steigung der statischen Strom-Spannungs-Kennlinie der Tunneldiode im Arbeitspunkt ist. Wendet man diese Bedingung auf die Lösungsmöglichkeiten an, so erhält man, dass der Betriebspunkt 1 in Abb. 4.25 a stabil und in Abb. 4.25 b instabil ist. In der Praxis wird die Stabilität des Arbeitspunktes im Abschnitt negativer Steigung der Strom-Spannungs-Kennlinie durch die Verwendung ausreichend kleiner Widerstände R 2 / gewährleistet.
Das Funktionsprinzip des lokalen Oszillators (Abb. 2) ist das gleiche wie beim vorherigen Sender. Seine Besonderheit ist die unvollständige Einbeziehung der Schaltung. Dies geschieht, um die Form und Stabilität der erzeugten Schwingungen zu verbessern. Eine „ideale“ Sinuskurve kann erhalten werden, in der Praxis sind jedoch kleine nichtlineare Verzerrungen unvermeidlich. In Abb. dargestellt. Der Tonfrequenzgenerator mit 3 Stimmgabeln kann als Standard zum Stimmen von Musikinstrumenten oder eines Telegrafensummers verwendet werden. Der Generator kann auch mit Dioden mit geringeren Maximalströmen betrieben werden. In diesem Fall muss die Windungszahl der Spulen erhöht und der dynamische Lautsprecher über einen Verstärker angeschlossen werden. Für den normalen Betrieb des Generators muss der gesamte ohmsche Widerstand (r + r der Spule) kleiner als ¦ - Rg ¦ sein und die Position der Stimmgabelschenkel relativ zum Magnetkern muss sorgfältig eingestellt werden. Damit der Arbeitspunkt der Diode in den Bereich mit negativem Differenzwiderstand fällt, ist eine Spannungsquelle mit sehr geringem Innenwiderstand erforderlich. Der Wert dieses Widerstands liegt in den meisten Fällen zwischen mehreren zehn Ohm und mehreren Ohm. Wenn der in Reihe mit der Tunneldiode geschaltete Widerstand größer als 2,5 Rd ist, kann der Arbeitspunkt nicht stabil im Bereich mit negativem Widerstand liegen. Um Geräte mit Tunneldioden zu versorgen, wird die in Abb. 4 dargestellte Schaltung verwendet. Der Wert des Shunt-Widerstands Rsh wird aus der Bedingung Rsh = (0,2–0,3) Rd ausgewählt. Der Widerstand R2 schützt die Diode und den Shunt Rsh vor Beschädigung, wenn der Widerstand R1 vollständig entfernt wird. Als Stromquelle können wiederaufladbare Batterien oder Hochleistungsbatterien dienen. In diesem Fall wird der gewählte Betriebspunkt über die Zeit stabiler sein.
Reis. 1. Der einfachste Sender mit Tunneldiode.
Spule L enthält 10 Windungen PEL 0,2-Draht. 
Reis. 2. Lokaloszillator auf einer Tunneldiode L=200 μH.
Reis. 3. Tonfrequenzgenerator basierend auf einer Tunneldiode
1 – Stimmgabel mit einer Frequenz von 440 Hz, 2 – Magnetkern;
TD – Tunneldiode aus Galliumarsenid mit Strom Imax = 70 mA; r = 9 Ohm;
L1=L2=196 μH – Induktivität der Spule ohne Kern;
K – Taste; Gr – Lautsprecher.
Reis. 4 DC-Vorspannungsschaltung einer Tunneldiode.
Im Internet finden Sie heute eine Vielzahl von Schaltkreisen für Funkübertragungsgeräte. Diese kompakten Sender werden im Volksmund Wanzen oder Abhörgeräte genannt.
Grundsätzlich werden bekannte Designs von Wanzen von einem unerfahrenen Amateur wiederholt, aber ohne etwas Erfahrung ist es sehr schwierig, ein professionelles Mikrofon zusammenzubauen und zu testen, da die Wanzen ziemlich schwierig zu konfigurieren sind. Mit anderen Worten: Zu Hause ist es sehr schwierig, einen stabilen Käfer mit einer Reichweite von mehr als 200 Metern zusammenzubauen, es sei denn, das Gerät arbeitet natürlich im Satellitenband.
Heute betrachten wir den Aufbau eines Funkwanzens, bei dem eine Tunneldiode als Generator verwendet wird.
Es gibt nicht sehr viele Designs solcher Wanzen im Internet; es gibt nur ein paar Wanzenschaltungen, die Tunneldioden verwenden. Brechen wir mit der Tradition der Standardschaltungen und denken wir über eine neue Version der Senderstruktur ohne Transistoren nach!
Das Gesagte stimmt nicht ganz, denn nach dem Testen der Schaltung wurde klar, dass man auf einen Transistor immer noch nicht verzichten kann, allerdings dient der Transistor hier nur der Verstärkung des Signals vom Mikrofon.
Die Schaltung ist auf einen Kunststoffrahmen mit einem Durchmesser von 5 mm gewickelt, enthält 7 Windungen (für den FM-Bereich), einen Draht mit einem Durchmesser von 0,6-1 mm.
Die Reichweite des Käfers ist gering, nur 20-30 Meter und nur mit Feinabstimmung. Der Generator beginnt bereits bei einer Spannung von 0,5-0,6 Volt zu arbeiten, die Standardspannung beträgt -1,5 Volt, eine höhere Spannung lohnt sich nicht. Der Stromverbrauch beträgt nur 1,5-2 mA! Eine AA-Batterie kann ein halbes Jahr halten.
Der Käfer eignet sich nur für den „Nahkampf“, das Nachbarhaus im Auge behalten usw., er wird Ihr drittes Ohr sein.
Trotz des recht einfachen Aufbaus und der Stabilität auf recht hohem Niveau konnte ich bei den Experimenten kaum eine Frequenzverschmelzung beobachten.
Die Empfindlichkeit des Mikrofons beträgt bis zu 4 Meter, das Mikrofon selbst wird über ein Mobiltelefon-Headset verwendet.
Grundparameter des Fehlers:
Versorgungsspannung 0,5...2 Volt
Reichweite - 30 Meter
Betriebsfrequenz - 88-108 MHz
Ein Transistor mit einem 520-Ohm-Widerstand im Kollektorkreis bildet einen Spannungsteiler, sein Arbeitspunkt wird durch einen 68-kOhm-Trimmerwiderstand eingestellt, der Widerstand wird so eingestellt, dass die Spannung am Transistorkollektor 0,2-0,3 Volt beträgt und somit eine normale Spannung liefert Um den Generator mit Strom zu versorgen, ist dies der zweite Zweck des Transistors.
Die Antenne ist ein Stück Litze mit einer Länge von 20 cm; wenn man Letzteres ausschließt, sinkt die Reichweite des Käfers auf 5-6 Meter.
Die Tunneldiode kann vom Typ AI201/301 oder von einem importierten Innenraum verwendet werden – 1N3713
Der Hauptvorteil liegt in der kompakten Größe des Geräts und der Niederspannungsstromversorgung; beim Zusammenbau mit SMD-Komponenten kann die gesamte Struktur in einem Knopf aus einem Regenmantel untergebracht werden.
Liste der Radioelemente
| Bezeichnung | Typ | Konfession | Menge | Notiz | Geschäft | Mein Notizblock |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bipolartransistor | S9014-B | 1 | Zum Notizblock | |||
| D | Tunneldiode | 1N3713 | 1 | Zum Notizblock | ||
| Kondensator | 1 pF | 1 | Zum Notizblock | |||
| Kondensator | 12 pF | 1 | Zum Notizblock | |||
| Kondensator | 1000 pF | 1 | Zum Notizblock | |||
| Kondensator | 0,1 µF | 2 | Zum Notizblock | |||
| Widerstand | 520 Ohm | 1 | Zum Notizblock | |||
| Widerstand | 1,5 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| Trimmerwiderstand | 68 kOhm | 1 | Zum Notizblock | |||
| Mikrofon | 1 |
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