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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Oscilador caótico de quartzo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição A construção de auto-osciladores com "comportamento caótico" baseia-se na interação de osciladores lineares e não lineares interligados. O esquema de um oscilador "caótico" geralmente contém três elementos principais:
A natureza dos processos no circuito não linear de um oscilador caótico é determinada tanto pela frequência quanto pela amplitude do impacto sobre ele. Sinais complexos na saída de um circuito não linear após passarem pelo circuito de realimentação auto-oscilador tornam-se uma fonte de perturbação do mesmo circuito não linear. Com a circulação repetida do sinal, a dinâmica de tal oscilador se torna caótica. Um diagrama de um oscilador caótico de quartzo, onde o quartzo é usado como circuitos lineares, é mostrado na Fig. 1. Aqui, o circuito oscilatório linear é formado por quartzo, e o circuito não linear é formado pelos elementos L1-VD1. Dependendo da polaridade e do nível da tensão de RF aplicada ao diodo varactor VD1, sua capacitância muda, portanto, a frequência natural (ressonante) do circuito L1-VD1 também muda.
Com certos parâmetros do sistema (valores de componentes de rádio), as oscilações nele se tornam caóticas e o espectro de oscilações, discreto até este ponto (Fig. 2), torna-se contínuo (Fig. 3).
Para construir um auto-oscilador caótico, foi usado o conhecido esquema clássico de um "três pontos" capacitivo. O transistor VT2 forma um estágio de buffer, necessário para desacoplar o oscilador no VT1 e sua carga (por exemplo, instrumentos de medição com entradas de 50 ohms). O circuito da Fig. 1 usa dois quartzos. Isso é causado pelo seguinte. Como experimentos preliminares mostraram, oscilações caóticas são realizadas na presença do circuito L1-VD1 e apenas um quartzo, no entanto, esse modo de operação do oscilador acaba sendo extremamente instável. Quando a energia é desligada e ligada, o oscilador para de funcionar em um modo caótico e se torna um oscilador de cristal "normal". Um retorno ao modo caótico é possível neste caso conectando brevemente o segundo quartzo ao que já está funcionando no oscilador. Com a inclusão paralela de vários quartzos e a ausência de um circuito não linear L1-VD1, oscilações complexas (multifrequência), mas determinísticas ocorrem no circuito. Ao conectar um analisador de espectro à saída do oscilador, neste caso, pode-se ver apenas um certo número de picos de diferentes alturas (Fig. 2). Na presença de dois quartzos com frequências diferentes, as oscilações de um quartzo modulam as oscilações do outro devido à não linearidade do amplificador no VT1. O resultado é um sinal AM e uma série de harmônicos. Quanto mais complexa a forma das oscilações que afetam o circuito linear L1-VD1, mais provável é o modo caótico. Deve-se notar que o tipo de caixa e a execução do quartzo devem ser idênticos, e devem diferir apenas na frequência - esta é uma das condições para que o oscilador gere imediatamente nas frequências do quartzo instalado nele. As frequências do quartzo devem diferir em cerca de 1,3 ... 1,5 vezes. Neste caso, é necessário utilizar quartzo com razão de frequência próxima de um número irracional. Em outras palavras, é desejável usar quartzo com frequências incomensuráveis. Para obter oscilações caóticas, se necessário, é necessário selecionar a indutância L1 (como L1, o autor utilizou uma bobina industrial em forma de gota com dois condutores). Se as oscilações caóticas ainda não funcionarem, você deve tentar selecionar os capacitores C2 e C3 ou alterar o modo CC do transistor VT1 usando R1. Tendo instalado um receptor multibanda com bandas AM próximo ao oscilador em estudo e conectando um pedaço de fio 10 ... A presença de ruído forte em uma ampla faixa de frequência com "inserções" de portadoras muito poderosas indica que é o modo caótico de operação que é realizado. Em vez de um receptor, você pode usar um dispositivo especial que permite controlar até mesmo o momento de transição de oscilações determinísticas para caóticas. O circuito de tal dispositivo - um indicador de oscilações caóticas (Fig. 4) - é um receptor detector de sinais AM com uma entrada de RF de 50 ohms e uma frequência ultrassônica altamente sensível carregada em fones de ouvido.
O indicador é ajustado selecionando o valor do resistor R5 até obter uma tensão de +4 ... 8 V no coletor VT2. A entrada do indicador é conectada à saída do gerador. Na presença de oscilações caóticas no oscilador em estudo, ouve-se um ruído muito alto nos fones de ouvido, assemelhando-se ao "super ruído" de um receptor supergerador. Como os experimentos mostraram, na banda de frequência 1 ... 25 MHz, a potência de ruído de um oscilador caótico de quartzo é 104... 106 vezes mais potência de ruído do que o circuito gerador de ruído de diodo zener clássico! Isso torna possível usar o auto-oscilador caótico de quartzo como um gerador de ruído para serviço pesado para várias medições. Literatura
Autor: V.Artemenko, UT5UDJ, Kiev; Publicação: radioradar.net
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