Широкополосный генератор шума
Категория
Самодельные измерительные приборы
Этот универсальный широкополосный генератор шума от десятков Гц до десятков МГц, может пригодиться любителям радиоприёма для настройки преселекторов и резонансных магнитных антенн, а также инженерам и любителям звуковой техники в качестве источника белого шума. Он не содержит дефицитных или дорогостоящих деталей, прост в изготовлении и не требует наладки.
Схема генератора шума
Собственно источником шума в ней служит стабилитрон VD2, на транзисторе VT1 выполнен широкополосный усилитель шумового напряжения, а на транзисторе VT2 - эмиттерный повторитель для согласования генератора с 50 -омной нагрузкой.
В отличие от других схем генератора шума, источник шума на стабилитроне VD2 в этой схеме включен не в цепь базы транзистора VT1, а в цепь эмиттера. База транзистора VT1 по переменному
току соединена с общим проводом схемы конденсаторами С1 и С2. Таким образом транзистор VT1 в усилительном каскаде включен по схеме с общей базой. Поскольку схема с общей базой, - как подробно изложено в [1], - лишена главного недостатка схемы с общим эмиттером - эффекта Миллера, то такое включение обеспечивает максимальную широкополосность усилителя шумового напряжения для данного типа транзистора.
А такой недостаток схемы с общей базой, как высокое выходное сопротивление, компенсируется затем эмиттерным повторителем на транзисторе VT2. В итоге выходное сопротивление генератора шума составляет около 50 Ом (более точно устанавливается подбором резистора R6).
Кроме того, при таком включении, в отличие от распространенной в Internet-e схемы генератора шума, приведенной в [2], где стабилитрон включен последовательно с базой транзистора, через стабилитрон, включенный в эмиттер транзистора, протекает больший ток, и, соответственно, уровень собственных шумов стабилитрона также повышается. Режимы работы транзисторов VT1 и VT2 и стабилитрона VD2 по постоянному току устанавливаются резисторами R2, R3 и R5: напряжение на базе транзистора VT1, равное половине напряжения питания, устанавливается состоящим из двух одинаковых резисторов R1 и R2 делителем напряжения, а ток через стабилитрон VD2 устанавливается резистором R5.
Номинальное сопротивление резистора R4 выбирается таким, чтобы рабочее напряжение на
переходе коллектор-база транзистора VT2 лежало в пределах 4..8 В. Это сопротивление приблизительно рассчитывается как частное от деления требуемого значения напряжения на переходе коллектор-база транзистора VT2 на значение коллекторного тока транзистора VT1, приблизительно равное значению тока через стабилитрон VD2. Нижний по схеме вывод стабилитрона VD2 по переменному току соединён с общим проводом
схемы конденсаторами СЗ и С5. Дроссель L1 немного поднимает усиление по напряжению усилителя на транзисторе VT1 и тем самым в некоторой степени компенсирует падение уровня
шумового сигнала на частотах выше 2 МГц. Свето- диод VD1 служит для индикации включения питания генератора шума выключателем SA1.
Спектр
Спектральный состав шумового сигнала на выходе генератора от 2 МГц до 32 МГц иллюстрирует
фото, сделанное с экрана анализатора спектра, где:
шумовая дорожка №1 - это уровень шума при выключенном генераторе; шумовая дорожка №2 - это уровень шума при
включенном генераторе и закороченном дросселе L1; шумовая дорожка №3 - работа генератора шума с дросселем L1.
Масштаб горизонтальной оси частот составлял 3 МГц/дел. На более низких частотах, в том числе звуковых, спектр шума распределён более-менее равномерно.
Приведенное ниже фото иллюстрирует спектральный состав шума в диапазоне частот от 500 кГц до 2 МГц,
где: шумовая дорожка №1 - это уровень шума при
выключенном генераторе; шумовая дорожка №2 - это уровень шума при
включенном генераторе с дросселем L1.
Входное сопротивление анализатора спектра во всех случаях было установлено равным 50 Ом.
Питание
Для электропитания генератора шума необходим стабилизированный источник питания. Точность
установки напряжения питания 24 В должна быть не хуже ±5%.
Если такой возможности нет, то запитать генератор можно от источника питания напряжением в пределах от 20 до 30 Вольт, но для этого необходимо стабилизировать напряжение на базе транзистора VT1 на уровне +12 В при помощи, например, стабилитрона, установленного вместо резистора R3. Сопротивление резистора R2 при
этом должно быть равным 1,6 кОм.
Генератор шума можно также запитать от двуполярного источника питания ±12 В как показано на
схеме (стр.11), элементы CI, С2, R2 и R3 при этом устанавливать не надо.
Детали
В схеме генератора шума транзисторы КТ315 можно применить с любым буквенным индексом
или заменить их на любые другие высокочастотные транзисторы с максимально допустимым
напряжением коллектор-эмиттер не менее 20 В.
Вполне подойдёт, например, такой распространённый импортный транзистор как 2N2222A.
Стабилитрон VD2 - любой на напряжение около 9 В.
В схеме генератора шума автором опробован отечественный стабилитрон Д814Б - какой-либо разницы в работе генератора замечено не было.
Окончательный выбор пал на стабилитрон BZX55C9V1 лишь потому, что последний имеет
гораздо меньшие габаритные размеры. Конденсаторы С2, СЗ, С4 и С6 - керамические,
остальные - электролитические с рабочим напряжением до 35 В.
Дроссель L1 выполнен на ферритовом бинокуляре марки ЗОВН и содержит четыре с половиной витка
обмоточного провода ПЭТВР диаметром 0,15 мм.
Светодиод VD1 - любой (но не инфракрасный).
Универсальный широкополосный генератор шума был собран на маленькой макетной платке размером
30 х 25 мм, печатная плата не разрабатывалась. При использовании описанного генератора в
качестве источника белого шума в звуковом диапазоне частот входное сопротивление подключаемой
к генератору цепи должно быть не меньше 33 кОм. В противном случае, во избежание «завала»
частотной характеристики в области сотен герц, необходимо увеличить ёмкость конденсатора Сб.
Литература:
1. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство, пер. с нем.-М.:
Мир, 1982, стр.229;
2. Простой генератор белого шума. - Радио, 1979, №9, стр.58 (статья перепечатана из английского
журнала «Wireless World», 1978, №5).
С. М. Задорожный
http://mods. radioscanner. ги/