Генераторы низкочастотных синусоидальных сигналов на транзисторах обычно строят по общеизвестной мостовой схеме с фазоинвертирующей RC цепочкой. В качестве регулирующего элемента используется сдвоенный блок переменных конденсаторов большой емкости (до 750—1000 пФ) или сдвоенный переменный резистор.

Применение сдвоенного блока конденсаторов возможно лишь в случае высокоомного входа первого каскада генератора, а это обычно требует применения полевого транзистора. Кроме того, сдвоенный блок переменных конденсаторов большой емкости имеет относительно большие размеры, и применять его в малогабаритной транзисторной аппаратуре нецелесообразно. Во втором случае необходим сдвоенный переменный резистор с одинаковым законом изменения сопротивления от угла поворота оси.

Не каждый радиолюбитель имеет возможность приобрести полевые транзисторы или специальный приборный высокоточный сдвоенный переменный резистор. Предлагаемая схема генератора низкой частоты позволяет использовать сдвоенный переменный резистор с большим разбросом параметров сопротивлений и получить при этом хорошие характеристики прибора.

Основными параметрами генераторов синусоидального напряжения низкой частоты является коэффициент нелинейных искажений генерируемых колебаний и стабильность их амплитуды. Нестабильность амплитуды выходного напряжения RC генератора вызывается прежде всего изменением коэффициента передачи моста Вина при изменении частоты генератора. Как правило, коэффициент передачи К у моста Вина равен 1/3, но при перестройке частоты очень трудно обеспечить его постоянство, так как параметры регулируемых элементов моста изменяются неидентично; именно поэтому коэффициент передачи может несколько увеличиваться или уменьшаться. Необходимым условием возникновения в генераторе устойчивых колебаний является равенство KS = 1, где S — коэффициент усиления усилителя генератора. Отсюда следует, что коэффициент усиления должен быть равен 3.

При увеличении коэффициента передачи амплитуда колебаний увеличивается и могут появиться большие нелинейные искажения формы синусоидального колебания, а при уменьшении — амплитуда колебаний уменьшается и может произойти даже их срыв. Поэтому необходимо обеспечить изменение коэффициента усиления усилителя таким образом, чтобы рассмотренное равенство выполнялось на любой частоте. Для этого в усилитель вводят автоматическую регулировку усиления. Обычно используют термистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи усилителя. Однако компенсировать таким образом довольно большие изменения коэффициента усиления удается не всегда. К тому же не каждый радиолюбитель имеет возможность найти подходящий термистор. В предлагаемой схеме генератора низкой частоты применена система глубокой АРУ, работающая от выходного сигнала генератора. Это позволило регулировать коэффициент усиления усилителя в широких пределах.

Диапазон генератора составляет 10 Гц—135 кГц. Он разбит на пять поддиапазонов (10—70, 70—490, 450—3100 Гц, 3—20, 20—135 кГц). Выходное напряжение генератора — 1 В, нестабильность амплитуды не превышает 5%. Коэффициент нелинейных искажений во всем диапазоне частот — не более 0,5%. Выходное сопротивление генератора — 300 Ом. Время установления колебаний на частотах 10—20 Гц — не более 5 с. Генератор питается от источника постоянного тока напряжением 12 В. Потребляемый ток — около 20 мА.

Принципиальная схема генератора характерна тем, что собственно генератор собран на четырех транзисторах Т1—Т4 с непосредственными связями между ними. Это позволило получить хорошие фазовые характеристики усилителя генератора, начиная с 5 Гц. Для получения высокого входного сопротивления, а также для повышения температурной стабильности первого каскада (и всего усилителя в целом) он выполнен на составном транзисторе Т1Т2.

Второй каскад собран на транзисторе Т3, который работает в режиме апериодического усилителя. Выход генератора включен через эмиттерный повторитель на транзисторе Т4. Этот повторитель нужен для уменьшения влияния последующих каскадов и цепей обратной связи на коэффициент усиления предыдущего каскада на транзисторе Т3.

Непосредственная связь между транзисторами позволила исключить громоздкие переходные электролитические конденсаторы и получить линейную амплитудную характеристику генератора на низких частотах. Первый и второй каскады усилителя охвачены глубокой отрицательной обратной связью по току (через резисторы R9 и R11) и по напряжению (через цепочку R10C12).

Рабочий режим всего усилителя генератора зависит от выбора рабочей точки первого транзистора, которая определяется делителем R6R7 в цепи его базы. Коэффициент усиления очень чувствителен к изменению напряжения смещения первого транзистора. Поэтому регулируется этот коэффициент изменением положительного напряжения, подаваемого на резистор R6 с усилителя АРУ, выполненного на транзисторе T7. Режим генератора выбран таким, что генератор работает в начальном участке характеристики возбуждения, где еще нет заметных искажений формы колебаний. Амплитуда генерируемого напряжения на выходе генератора — всего 100 мВ. Именно поэтому удалось получить очень малые нелинейные искажения сигнала, а благодаря глубокой АРУ генератор устойчиво работает на очень низких частотах.

Коэффициент усиления усилителя напряжения (Т5) равен 10. Это позволяет увеличить выходное напряжение генератора до 1 В. Усилитель охвачен местной отрицательной обратной связью по току через резистор R17, а по напряжению через резистор R15. Нагрузкой служат резистор R16 и входное сопротивление эмиттерного повторителя (на транзисторе Т6). Этот повторитель необходим для усиления сигнала по мощности и уменьшения влияния нагрузки на коэффициент усиления предыдущего каскада.

Напряжение на выходе генератора регулируют переменным резистором R18. С него сигнал через разделительный конденсатор С17 поступает на выходной усилитель мощности (транзистор Т8).

Система АРУ выполнена на диодах Д1 и Д2 и транзисторе T7. На базу этого транзистора с делителя R20R21 поступает выпрямленное диодами Д1 и Д2 напряжение, снимаемое с выхода эмиттерного повторителя (транзистор Т6) через резистор R19. Конденсатор С16 нужен для сглаживания пульсаций. При отсутствии напряжения на выходе генератора транзистор T7 закрыт. Напряжение на его коллекторе максимально и равно напряжению питания. Через резистор R6 оно подается на базу транзистора Т1. В этом случае усиление наибольшее и генератор возбуждается. На выходе транзистора Т6 появляется генерируемое напряжение. Когда оно достигнет 0,5—0,6 В, начинает работать система АРУ. На выходе детектора появляется положительное смещение, открывающее транзистор Т7. Напряжение смещения с коллектора этого транзистора на базу транзистора Т1 уменьшается, уменьшая и коэффициент усиления усилителя генератора. Этот процесс длится до тех пор, пока не установится режим равновесия, то есть пока амплитуда напряжения на выходе транзистора Т6 не станет равной 1В. Резистором R20 можно регулировать амплитуду установившихся колебаний, но увеличивать ее больше 1 В нежелательно, так как это вызовет увеличение нелинейных искажений сигнала.

Напряжение питания генератора стабилизировано стабилитроном Д3.

Налаживание генератора следует начинать с подбора резистора R6. Для этого систему АРУ выключают (отсоединяют резистор R20). Резистор R6 должен быть таким, чтобы можно было получить устойчивое возбуждение генератора на всех поддиапазонах. Если генерация не возникает, то следует увеличить сопротивление резистора R10. Если же генерация отсутствует на каком-либо поддиапазоне, нужно поменять местами конденсаторы фазосдвигающей цепи этого поддиапазона.

Затем налаживают систему АРУ. Резистор R20 подбирают так, чтобы амплитуда напряжения на эмиттере транзистора Т4 была равна 100 мВ. Требуемый коэффициент усиления каскада на транзисторе Т5 устанавливают подбором резистора R17.

При работе системы АРУ может возникнуть апериодический затухающий и даже незатухающий процесс установления амплитуды колебаний. Чтобы устранить это явление, необходимо выбрать постоянную времени системы АРУ много больше, чем время установления колебаний генератора без АРУ. На низких частотах первого поддиапазона время установления колебаний особенно велико. Для его уменьшения можно несколько увеличить емкость фазосдвигающего конденсатора С1 в цепи положительной обратной связи.

Градуировку шкалы генератора производят с помощью образцового генератора и осциллографа (по фигурам Лиссажу) или с помощью электронного частотомера.

Конструкция и детали. Генератор смонтирован на печатной плате размером 110x50 мм. Электролитические конденсаторы — К50-6. Конденсатор С16 (1000,0 мкФ) состоит из двух параллельно включенных конденсаторов К50-6 емкостью 500 мкФ. Все резисторы — МЛТ-0,25 или УЛМ. В качестве сдвоенного переменного резистора можно использовать любой с сопротивлением 20 кОм. Для уменьшения габаритов применяют самодельный сдвоенный переменный резистор, изготовленный из обычного переменного резистора типа СП сопротивлением 10 кОм, путем разрезания графитовой дорожки вдоль на две части. Делается это с помощью острозаточенного отрезка стальной проволоки, которую припаивают к оси вышедшего из строя переменного резистора, вставленной вместо вынутой оси в изготавливаемом резисторе. Для того чтобы сопротивления дорожек были примерно одинаковы, наружную делают несколько шире, так как она имеет большую длину, чем внутренняя. Таким же образом (резанием) отделяют обе дорожки от правой заклепки (вывода). Левую заклепку удаляют, и рядом с ней на каждой дорожке сверлят сквозное отверстие диаметром 0,8 мм, куда вставляют новые, изготовленные из медной проволоки, заклепки для выводов. Под шляпки заклепок необходимо подложить прямоугольные шайбы из латуни для лучшего контакта с графитовыми дорожками. Подвижный контакт у обоих сопротивлений общий. В качестве него используется тот же ползунок после соответствующей переделки. В гетинаксовой плате ползунка сверлится дополнительное отверстие диаметром 0,8 мм. Ползунок, состоящий из пяти пружинных контактов, разделяется на две части. Два проводка отгибаются ближе к оси и закрепляются в просверленном отверстии, а оставшиеся три отгибаются немного наружу таким образом, чтобы каждый ползунок находился на середине своей дорожки.

Конденсаторы в фазосдвигающей цепи (С1—С10) особого подбора не требуют. Транзисторы серии КT315 можно заменить на КТ312 с любым буквенным индексом.

Генератор устойчиво работает при температуре окружающей среды до +45°С.