Генераторы управляемые напряжением (ГУН)

Преимуществом LC-генераторов является возможность их перестройки по частоте. В настоящее время перестройка по частоте осуществляется емкостью варикапов. Это позволяет перестраивать генератор по частоте при помощи управляющего напряжения, поэтому подобные устройства называются генераторами управляемыми напряжением (ГУН). Иностранное название — VCO. Пример принципиальной схемы ГУН приведен на рисунке 1.

Схема ГУН
Рисунок 1. Принципиальная схема LC-генератора перестраиваемого напряжением

Приведенный на схеме генератор выполнен по схеме Клаппа. Для стабилизации режима работы в диапазоне температур применена схема эмиттерной стабилизации. Для того, чтобы индуктивность L1 не замкнула базу транзистора VT1 на корпус, служит конденсатор C4. Перестройка по частоте осуществляется варикапом VD1. Диапазон перестройки ограничивается конденсатором С1. Он же не допускает шунтирования управляющего напряжения индуктивностью частотнозадающего контура L1. Пример зависимости выходной частоты генератора от управляющего напряжения приведен на рисунке 2.

Управляющая характеристика ГУН
Рисунок 2. Типовая характеристика зависимости частоты выходного колебания от управляющего напряжения

Обычно сигнал на выходе генератора в частотной области изображают в виде дельта функции. Однако в реальных генераторах это не так. Частотная зависимость напряжения на выходе генератора зависит от уровня шумов усилительного прибора и чистоты напряжения питания. Кроме того на эту зависимость влияют параметры частотнозадающего контура. Именно контур приводит к резкому падению уровня шумов при удалении от частоты генерации.

То, что усилительный элемент генератора работает в режиме ограничения напряжения, приводит к тому, что остается только фазовая составляющая шума, а амплитудная срезается. Типовая зависимость спектра сигнала на выходе генератора синусоидального колебания приведена на рисунке 2.

Спектр сигнала на выходе синусоидального генератора
Рисунок 3. Спектр сигнала на выходе LC-генератора

Как видно из данного рисунка, спектральная линия сигнала на выходе генератора, в том числе и ГУН, симметрична. Поэтому на графиках обычно приводится только половина сигнала. Пример зависимости уровня фазовых шумов от отстройки от несущего колебания приведен на рисунке 3.

Фазовые шумы LC-генератора
Рисунок 4. Зависимость уровня фазовых шумов от отстройки от основного колебания генератора

Наличие этих шумов приводит к тому, что при применении генератора в составе супергетеродина, помехи, даже далеко отстоящие по частоте, преобразуются в полосу полезного сигнала. Они воспринимаются приемником как дополнительный шум, а в передатчике повышают уровень шумов на соседних частотных каналах, поэтому уровень фазовых шумов стараются снижать. Один из способов понижения фазового шума приведен на рисунке 4.

Схема генератора управляемого напряжением
Рисунок 5. Принципиальная схема ГУН JTOS-850VW+

Транзистор VT2 с конденсатором C4 подавляют фазовые шумы в зоне малых отстроек от частоты генерации. Перестраиваемый фильтр L2, C7, C8, VD3, VD4 подавляет гармоники полезного сигнала.

Генераторы управляемые напряжением выполняют как в виде экранированных печатных плат на поликоровой или фторопластовой печатных платах, как это приведено на рисунке 5, так и в виде интегральных микросхем.

Внешний вид генератора управляемого напряжением
Рисунок 6. Внешний вид ГУН серии DCSR

Чертеж корпуса LFCSP интегральной микросхемы ГУН HMC1169 фирмы analog devices приведен на рисунке 6. Он позволяет оценить габариты современного исполнения генераторов управляемых напряжением.

Чертеж микросхемы 32-Lead Lead Frame Chip Scale Package [LFCSP]
Рисунок 7. Чертеж корпуса микросхемы ГУН HMC1169 фирмы analog devices

Дата последнего обновления файла 03.03.2018

Литература:

  1. rfdesign.ru Иван Дингес Генераторы, управляемые напряжением
  2. kit-e.ru Юрий Никитин Генераторы, управляемые напряжением производства Mini-Circuits для радиочастотных синтезаторов
  3. clarke.com.au John McNeill VCO Fundamentals Worcester Polytechnic Institute
  4. synergymwave.com (Специализируется на производстве высококачественных ГУН и кварцевых генераторов)
  5. minicircuits.com (Специализируется на производстве высокочастотных микросхем, в том числе высококачественных ГУН)
  6. analog.com (Купила фирму высококачественных ГУН. Есть видео по применению ГУН)
  7. maximintegrated.com Trimless IF VCO: Part 1: Design Considerations
  8. zcomm.com Voltage Controlled Oscillator (VCO) Products

Вместе со статьей "Генераторы перестраиваемые напряжением (ГУН)" читают:

Особенности кварцевой стабилизации частоты генераторов
http://digteh.ru/WLL/KvGen.php

Опорные генераторы
http://digteh.ru/WLL/XO/

Опорные кварцевые генераторы с температурной компенсацией ухода частоты TCXO
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/tcxo/

Термостатированные кварцевые опорные генераторы
http://digteh.ru/SxemSovrTKU/gen/ocxo/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

Рейтинг@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100