Большая Советская энциклопедия (ГЕ) - БСЭ

  RC-генератор синусоидальных колебаний также не содержит колебательных цепей. Однако за счёт выбора цепи управления активным элементом (электронной лампой, транзистором) условия Г. э. к. выполняются лишь для одного гармонического колебания с частотой, определяемой временем релаксации цепочек RC (рис. 14). Например, в RC-генераторе с электронной лампой термистор поддерживает усиление лампы на уровне, лишь немного превышающем критический уровень, соответствующий условию самовозбуждения. С ростом тока растет температура термистора и увеличивается его сопротивление, что, в свою очередь, ведёт к снижению крутизны характеристики лампы за счёт возникновения отрицательной обратной связи. Т. к. работа при этом происходит практически на линейной части характеристики лампы, то условия Г. э. к. будут выполняться лишь для одной частоты.

  В подобном устройстве происходит полный энергообмен за каждый период колебания. При отключении источника питания колебания исчезают, и в системе могут иметь место лишь апериодические релаксационные процессы. С помощью RC-генератора получают гармонические колебания в диапазоне частот от долей гц до десятков и сотен кгц. RC-генераторы широко применяются как источники эталонных колебаний.

  Генератор Ганна представляет собой небольшой (~100 мкм) монокристалл полупроводника, через который пропускается постоянный ток. При плотностях тока, создающих в полупроводнике напряжённость поля не менее 300 кв/м (3 кв/см), в объёме полупроводника возникают нестационарные процессы, приводящие к появлению сверхвысокочастотной переменной составляющей тока, текущего через полупроводник, и к возникновению на электродах переменного напряжения СВЧ (см. Ганна эффект).

  В генераторе Ганна энергия источника постоянного тока преобразуется в колебательную энергию в кристалле, который одновременно играет роль и колебательной системы, и активного элемента. Отсутствием высокодобротного резонатора можно объяснить немонохроматичность колебаний. Спектральная линия, соответствующая основной частоте, широка; кроме того, одновременно возбуждается большое число побочных частот. С помощью генераторов Ганна, которые могут применяться как маломощные гетеродины, удаётся осуществлять Г. э. к. частотой от 100 Мгц до 10 Ггц и мощностью до 10 Мвт (при непрерывном генерировании) и сотен вт (при импульсной работе). Генераторы Ганна компактны и перспективны в микроэлектронике. Основное ограничение генерируемой мощности — нагревание кристалла при прохождении через него значительных постоянных токов.

  Преобразователи частоты. К ним можно отнести некоторые типы квантовых генераторов радиодиапазона (мазеров) и оптического диапазона (лазеров), в которых создание возбуждённых состояний происходит за счёт поглощения электромагнитного излучения (накачки) с частотой, существенно превышающей частоту генерируемых колебаний. Эти генераторы можно рассматривать как вторичные, преобразующие энергию колебаний накачки в колебания определённой частоты, определяемой режимом и свойствами активного вещества. Так, в радиочастотном парамагнитном мазере накачка на частоте в 10 Ггц позволяет генерировать колебания с частотой до 5 Ггц со стабильностью частоты, определяемой лишь стабильностью температуры и магнитного поля (см. Квантовый усилитель).

  В твердотельных лазерах на рубине или неодимовом стекле поглощение широкого спектра колебаний в области зелёной и синей части спектра приводит к генерации узкой спектральной линии с длиной волны l= 6943  (для рубинового лазера) и l= 10582  (для лазера с неодимовым стеклом).

  Преобразователями частоты являются также параметрические генераторы. Параметрические генераторы радиодиапазона представляют собой резонансную колебательную систему — контур или объёмный резонатор, в котором один из энергоёмких (реактивных) параметров L или С зависит от приложенного напряжения или протекающего тока. При периодическом изменении одной из величин С или L с помощью внешних колебаний (накачки) частоты lн в контуре могут возбуждаться и поддерживаться колебания частоты l = 1/2lн. Наиболее широко распространены маломощные параметрические генераторы с переменной ёмкостью, созданной запертым полупроводниковым диодом специальной конструкции (параметрическим диодом). Применение многоконтурных схем позволяет генерировать колебания с частотой, не связанной жёстким соотношением с частотой накачки, и тем самым осуществлять преобразование энергии исходных колебаний одной частоты в энергию колебаний требуемой частоты (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний).

  Аналогичный принцип используется для возбуждения колебаний оптического диапазона. Однако в этом случае параметрические явления носят волновой характер и осуществляются не в колебательном контуре, а в анизотропном кристалле (см. Параметрические генераторы света).

Лит.: Бонч-Бруевич М. А., Основы радиотехники, М., 1936; Харкевич А. А., Автоколебания, М., 1954; Теодорчик К. Ф., Автоколебательные системы, М., 1952: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959.

  В. В. Мигулин.

Рис. 2. Генераторы с ёмкостной (а) и автотрансформаторной (б) обратной связью.

Рис. 4. Транзисторные генераторы на плоскостных триодах с индуктивной (а), автотрансформаторной (б) и ёмкостной (в) обратной связью.

Рис. 6. а — зависимость тока экранной сетки пентода от напряжения на его антидинатронной сетке; б — схема транзитронного генератора.

Рис. 14. RC-генератор синусоидальных колебаний; Т — термистор; r — сопротивление нагрузки.

Рис. 10. Клистронные генераторы: а — отражательный клистрон; б — двухрезонаторный пролётный клистрон; С — сетки резонатора; А — анод; К — катод.

Рис. 12. а — тиратронный генератор; б — вольтамперная характеристика тиратрона.

Рис. 5. Вольтамперная характеристика с падающим участком.

Рис. 3. Схема лампового генератора с автоматическим смещением сетки.

Рис. 8. а — генератор с туннельным диодом (ТД); б — вольтамперная характеристика туннельного диода.

Рис. 11. Пилообразное напряжение.

Рис. 9. Магнетронный генератор: А — анод; К — катод; П — петля связи.

Рис. 13. Мультивибратор на транзисторах Т1 и Т2: а — схема, б — форма колебаний.

Рис. 7. а — вольтамперная характеристика электрической дуги; б — дуговой генератор.

Рис. 1. Простейший ламповый генератор почти гармонических колебаний: LC — колебательный контур (С — ёмкость, L — индуктивность); Ua — анодное напряжение.

Генетика

Гене'тика (от греч. génesis — происхождение) — наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача Г. — разработка методов управления наследственностью и наследственной изменчивостью для получения нужных человеку форм организмов или в целях управления их индивидуальным развитием.

  Основные этапы и направления развития, предмет и методы генетики

Основополагающие законы Г. были вскрыты чешским естествоиспытателем Г. Менделем при скрещивании различных рас гороха (1865). Однако принципиальные результаты его опытов были поняты и оценены наукой лишь в 1900, когда голл. учёный Х. де Фриз, нем. — К. Корренс и австр. — Э. Чермак вторично открыли законы наследования признаков, установленные Менделем. С этого времени началось бурное развитие Г., утвердившей принцип дискретности в явлениях наследования и организации генетического материала и сосредоточившей главное внимание на изучении закономерностей наследования потомками признаков и свойств родительских особей. В развитии этого направления Г. решающую роль сыграл метод гибридологического анализа, сущность которого состоит в точной статистической характеристике распределения отдельных признаков в популяции потомков, полученных от скрещивания особей, специально подобранных в соответствии с их наследственными качествами. Уже в первое десятилетие развития Г. на основе объединения данных гибридологический анализа и цитологии — изучения поведения хромосом в процессах клеточного деления (см. Митоз), созревания половых клеток (см. Мейоз) и оплодотворения — возникла цитогенетика, связавшая закономерности наследования признаков с поведением хромосом в процессе мейоза и обосновавшая хромосомную теорию наследственности и теорию гена как материальной единицы наследственности. Хромосомная теория объяснила явления расщепления, независимого наследования признаков в потомстве и послужила основой для понимания многих фундаментальных биологических явлений. Под термином «ген», введённым в 1909 датским учёным В. Иогансеном, стали понимать наследственный задаток признака. Решающий вклад в обоснование хромосомной теории наследственности был внесён работами американского генетика Т. Х. Моргана (1911) и его многочисленных сотрудников и учеников, среди которых прежде всего следует назвать К. Бриджеса, Г. Мёллера и А. Стёртеванта. Крупной вехой в развитии Г. стало открытие мутагенного (т. е. изменяющего наследственность) действия ренгеновых лучей (советские учёные Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов, 1925; американский — Г. Мёллер, 1927). Доказав резкое увеличение изменчивости генов под влиянием внешних факторов, это открытие породило радиационную генетику. Работы по радиационному и химическому мутагенезу (советские генетики М. Н. Мейсель, 1928; В. В. Сахаров, 1933; М. Е. Лобашёв, 1934; С. М. Гершензон, 1939; И. А. Рапопорт, 1943; англ. — Ш. Ауэрбах, 1944) способствовали изучению тонкой структуры гена; велико и их практическое значение для получения новых наследственно измененных форм растений и микроорганизмов. Важное место в развитии теории гена заняли работы советских генетиков. А. С. Серебровским была поставлена проблема сложного строения гена. В дальнейшем (1929—31) им и его сотрудниками, особенно Н. П. Дубининым, была экспериментально доказана делимость гена и разработана теория его строения из субъединиц.