OSCILÁTOR

Téměř všechny zapojení z vysokofrekvenční techniky, od přijímačů až po vysílače, používají zařízení pro výrobu kmitů, tak zvaný oscilátor. Druhů zapojení oscilátoru je celá řada, zde si ale uvedeme jeden z nejjednodušších, se kterým nebudete mít žádné problémy a který má několik dobrých vlastností. Mimo jiné se dokáže rozkmitat při libovolném vzájemném poměru indukčnosti a kapacity ladicího obvodu, což můžeme v mnoha případech úspěšně využít.

Vzhledem k tomu, že toto zapojení je dosti neobvyklé, zkusíme si jeho činnost popsat blíže. Obsahuje dva tranzistory, které jsou navzájem přímo propojené, čímž je dosaženo optimálního impedančního přizpůsobení. Prvý tranzistor pracuje v zapojení se společným kolektorem, takže má velkou vstupní impedanci, která proto nezatěžuje laděný obvod. V tomto zapojení má v emitoru malou výstupní impedanci, přizpůsobenou ke vstupu do emitoru druhého tranzistoru, který pracuje v zapojení se společnou bází. Vidíme tedy, že laděný obvod má ideální pracovní podmínky a tím je zajištěna dobrá práce tohoto oscilátoru. Velmi důležité je, že se v tomto zapojení nezhorší činitel jakosti Q obvodu. Další obrovskou výhodou je, že vysokofrekvenční napětí odebíráme z laděného obvodu, kde není zkresleno a má dokonale sinusový průběh.

Jeho obrovskou výhodou, jak již bylo uvedeno, je možnost použít laděné obvody s prakticky libovolným poměrem L/C. Stejně dokonale pracuje s cívkou L1 o indukčnosti od 50 mikrohenry do 100 milihenry a s kapacitou ladicího kondenzátoru od 50 pikofarad až třeba do 5 mikrofarad. Například s cívkou 50 mikrohenry a kondenzátorem 5 mikrofarad kmitá okolo 10 kHz, s toutéž cívkou a kondenzátorem 50 pF kmitá na 3,2 MHz.. K dalším přednostem tohoto zapojení patří malé napětí na laděném obvodu, průměrně 100 mV, což bývá výhodné například při použití varikapu v laděném obvodu, třeba při laborování, měření vlastností varikapu, nebo jemném ladění.

Pro ověření jeho funkce můžeme pokusně použít feritovou anténu ze starého tranzistoráku, nebo libovolnou středovlnnou cívku spolu s ladicím kondenzátorem, a pak můžeme na vedle postaveném středovlnném přijímači slyšet hvizd při přelaďování oscilátoru. Doporučuji mít na přijímači naladěnu některou rozhlasovou stanici (místo BFO – záznějového oscilátoru), takto je zázněj z oscilátoru mnohem zřetelnější. Tím snadno poznáme, že oscilátor skutečně pracuje, že zapojení je v pořádku. Nyní si můžeme změnit součástky laděného obvodu pro ten kmitočet, který budeme potřebovat.

Laděné obvody.

Zdánlivě podružná, ale ve skutečnosti ta nejdůležitější věc, která nám umožňuje poslouchat právě to, co chceme, je laděný obvod. S tímto výrazem jste se již jistě mnohokrát setkali, takže jen ve stručnosti.

Laděný obvod, tak jak jej budeme používat, se skládá z kondenzátoru a cívky. Mohou být spolu spojeny do série, nebo paralelně, zde zatím budeme používat výhradně druhou verzi, viz obrázek:

Používají se zde výrazy:

Kmitočet (zkratka f), určuje se v Hz (Hertz), tedy počet kmitů za vteřinu. Pro naše účely je to příliš malá jednotka, používáme raději tisíce Hz (kHz, kilohertz), nebo miliony Hz (MHz, čti megahertz).

Kondenzátor označujeme písmenem C, jeho vlastností je kapacita, a určujeme ji ve Faradech (F). Ale zase – pro nás je to příliš velká jednotka, používáme raději pF (pikofarad), což je 0,000 000 000 001 Faradu….

Cívka je označena písmenem L, její vlastností je indukčnost, kterou určujeme v Henry (H). No a opět – je to pro naše účely příliš velká jednotka, použijeme milihenry (mH), tedy tisícina Henry, a ještě častěji mikrohenry (uH) což je miliontina Henry.

A můžeme se pustit do toho podstatného, jak laděný obvod nastavit, aby pracoval (ladil) na tom kmitočtu, jaký potřebujeme – to docílíme správnou volbou hodnot cívky a kondenzátoru.

Kmitočet, na který je laděný obvod naladěn, se určí z tak zvaného Thomsonova vzorce, který je v základním tvaru dosti nepohodlný:

f = 1 / ((2 *p) / Ö (L * C))    (Hz, H, F)

 

Jelikož víme (nebo si můžeme jednoduše odvodit) že 1/2*p = 0,1591549431... atd, můžeme si vzorec zjednodušit na

f = 159,15 / Ö (L * C)    (MHz, mH, pF) nebo (Hz, H, F)

 

nebo pomocí (1 / 2 * p)²  = 0,02533029591 na častěji používaný tvar

f = Ö (25330 / L * C)

z čehož si můžeme odvodit, že

C = 25330 / f² *L

L = 25330 / f² * C

Co z toho vyplývá? Tak máme například cívku s indukčností 10 mH, a potřebujeme ji naladit na kmitočet dejme tomu 3 MHz. Jednoduše:

C = 25330 / 3² * 10 = 284 pF (zaokrouhleno).

Možná se mezi vámi najdou někteří jedinci, kterým vadí jakékoliv počítání, tak pro jejich pohodlí přináším kalkulačku, která vše spočítá sama – stačí jen zadat požadované hodnoty.

Při zadávání hodnot používejte desetinnou čárku, ne tečku.