Можно ли создать генератор шума, в котором регулировка выходной мощности осуществляется линейно, в любом диапазоне и поддерживается на заданном уровне при изменении сетевого напряжения? Да, и это не сложно.
Идея состоит в том, что нить накала диода питается от стабилизатора, охваченного обратной связью не по своему выходу, а по току анода. Петля обратной связи замыкается через промежуток катод-анод диода. При этом зависимость тока анода от напряжения накала диода, включенного в цепь обратной связи, линеаризуется пропорционально коэффициенту усиления в петле, который можно сделать очень высоким.
Ниже приведена схема, реализующая этот принцип (рис. 5.6).
Сам генератор шума выполнен на диоде V1. Показанное на схеме включение диода позволяет избавиться от дросселя в анодной цепи. Это улучшает частотную характеристику прибора на УКВ. Но при этом требуется перенос регулирующего элемента к высокопотенциальному концу анодного источника.
Источник питания нити накала собран на диодном мосте VD1 и конденсаторе С4. Напряжение с этого источника подается на нить накала диода через регулирующий транзистор VT1. Оптрон V01, управляющий транзистором VT1, предназначен для сдвига тока управления «вверх».
Рис. 5.6. Стабилизированный генератор шума
Источник питания анода выполнен на диодном мосте VD2 и конденсаторах С1 и С2. Напряжение, пропорциональное току анода диода, выделяется относительно общего провода на шунте R11. На операционном усилителе DA1 выполнена схема, вырабатывающая напряжение, пропорциональное разности сигналов с шунта R11 и задатчика тока анода — резистора R10.
Выходное напряжение ошибки через транзистор VT2 управляет током оптрона V01, и, следовательно, напряжением на нити накала диода. При этом напряжение на шунте R11 стремится стать равным напряжению на движке резистора R10.
Примечание.
В такой схеме значение тока анода определяется только напряжением на движке задатчика R10 и не зависит от прогрева диода, нестабильности питающей сети и прочих дестабилизирующих фактов.
Номиналы резисторов на приведенной схеме соответствуют диапазону регулировки тока анода от 0 до 10 мА. При необходимости диапазон можно сделать любым. Можно переключать его в необходимых пределах. Для этого нужно всего-навсего изменить сопротивление шунта R11 таким образом, чтобы при максимальном требуемом токе анода падение напряжения на нем соответствовало максимальному напряжению задатчика (т. е. 1 В).
Например, для получения диапазона 0–5 мА сопротивление шунта R11 должно быть 200 Ом. При больших значениях сопротивления шунта во время настройки необходимо учитывать влияние тока через головку IP1 (100 мкА), измеряющую уровень шума на выходе.
Внимание
Следует учесть, что из-за наличия инерционного элемента в цепи обратной связи (нить накала) в схеме возможны автоколебания.
На стабильности выходного тока это абсолютно не сказывается. Однако если автоколебания присутствуют (что можно увидеть осциллографом на выходе DA1), можно при желании попытаться их ликвидировать, уменьшая усиление в петле ОС (уменьшить номинал резистора R6).
Напряжения питания операционного усилителя (любой тип современного ОУ с соответствующими цепями коррекции) должно быть стабилизировано, т. к. с него формируется опорное напряжение задатчика.
При необходимости можно проградуировать ручку задатчика линейно прямо в единицах тока и отказаться от измерительного прибора.
В цепь накала рекомендуется включить полисвич на 1–1,5 А для защиты нити накала при настройке схемы или при выходе из строя компонентов схемы.
Схема № 7. Генератор шума рассматривается на http://cxem.net/guard/3-10.php. Существуют специальные приборы, которые позволяют на расстоянии прослушивать разговоры через оконные стекла. При этом используется свойство звуковых волн создавать микровибрацию стекла, которую с помощью узконаправленных оптических приборов можно преобразовать в звук.
Предотвратить прослушивание деловых разговоров через окна позволяет генератор широкополосного акустического шума (рис. 5.7).
Устройство собрано на трех КМОП микросхемах и состоит из задающего генератора на частоту 50 кГц (D1.1, D1.2), формирователя псевдослучайной последовательности импульсов на сдвигающих регистрах (D2, D3) и логике (D1.3, D1.4).
Рис. 5.7. Генератор шума
Звуковыми излучателями (HF1, HF2) являются телефонные капсули ВП-1 или ДЭМ-4М.
Резистор R4 позволяет регулировать громкость звука.
Схема может питаться от любого нестабилизированного источника с напряжением от 4 до 15 В и потребляет ток не более 20 мА.
В качестве источника звука подойдут и любые малогабаритные динамики (с 50-омнЪш сопротивлением), но при этом возрастет потребляемый ток. Транзисторы можно заменить на КТ829А.
При правильной сборке схема настройки не требует. Устройство выполняется в виде переносной коробки и размещается на подоконнике, вблизи от стекла. Включать генератор шума можно при проведении деловых переговоров, в случае необходимости.
Схема № 8. Широкополосный генератор шума рассматривается на http://mods.radioscanner.ru/selfmade/mod338/. Электрическая схема такого широкополосного генератора шума приведена на рис. 5.8. 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 лишена главного недостатка схемы с общим эмиттером — эффекта Миллера, то такое включение обеспечивает максимальную широкополосность усилителя шумового напряжения для данного типа транзистора.
Рис. 5.8. Широкополосный генератор шума
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).
Режимы работы транзисторов VT1, 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;
— ток через стабилитрон VD2 устанавливается резистором R5.
Нижний по схеме вывод стабилитрона VD2 по переменному току соединен с общим проводом схемы конденсаторами СЗ и С5. Дроссель L1 несколько поднимает усиление по напряжению усилителя на транзисторе VT1 и тем самым в некоторой степени компенсирует падение уровня шумового сигнала на частотах выше 2 МГц. Светодиод VD1 служит для индикации включения питания генератора шума выключателем SA1.
Схема № 9. Цифровой генератор шума представлена на
http://newsrack.ru/content/view/472/25/. Цифровой шум представляет собой временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к процессу физических шумов. Поэтому он называется псевдослучайным процессом. Цифровая последовательность двоичных символов в цифровых генераторах шума называется псевдослучайной последовательностью и представляет собой последовательность прямоугольных импульсов псевдослучайной длительности с псевдослучайными интервалами между ними.
Период повторения всей последовательности значительно превышает наибольший интервал между отдельными импульсами последовательности.
Наиболее часто в цифровых генераторах шума применяются последовательности максимальной длины — так называемые М-последовательности, которые формируются при помощи регистров сдвига и сумматоров по модулю 2, использующихся для получения сигнала обратной связи.
Принципиальная схема генератора шума с равномерной спектральной плотностью в рабочем диапазоне частот приведена на рис. 5.9.
Этот генератор шума содержит:
— последовательный восьмиразрядный регистр сдвига, выполненный на микросхеме К561ИР2;
— сумматор по модулю 2 (DD2.1);
— тактовый генератор (DD2.3, DD2.4);
