Функциональный генератор звукового диапазона

Функциональный генератор звукового диапазона

Простой аналоговый функциональный генератор (0,1 Гц – 8 МГц)

Автор: SSMix
Опубликовано 10.09.2012
Создано при помощи КотоРед.

Лет 10-15 назад у радиолюбителей заслуженной популярностью пользовалась микросхема MAX038, на основе которой можно было собрать несложный функциональный генератор, перекрывающий полосу частот 0,1 Гц – 20 МГц. Правда цена микросхемы сильно кусалась, а в последнее время достать MAX038 стало практически невозможно. Такая вот странная политика у производителя. Появившиеся клоны MAX038 имеют по сравнению с ней весьма скромные параметры. Так, у ICL8038 максимальная рабочая частота составляет 300 кГц, а у XR2206 – 1 МГц. Встречающиеся в радиолюбительской литературе схемы простых аналоговых функциональных генераторов также имеют максимальную частоту в несколько десятков, и очень редко, сотен кГц.

Поэтому в своё время автором для настройки разнообразных схем был разработан и изготовлен аналоговый функциональный генератор, формирующий сигналы синусоидальной, прямоугольной, треугольной формы и работающий в диапазоне частот от 0,1 Гц до 8 МГц.

Генератор имеет следующие параметры:

амплитуда выходных сигналов:

напряжение питание………………………….220 В, 50 Гц.

За основу разработанной схемы функционального генератора, приведенной ниже, была взята схема из [1]:

Генератор выполнен по классической схеме: интегратор + компаратор, только собран на высокочастотных компонентах.

Интегратор собран на ОУ DA1 AD8038AR, имеющем полосу пропускания 350 МГц и скорость нарастания выходного напряжения 425 В/мкс. На DD1.1, DD1.2 выполнен компаратор. Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (выв. 6 DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора. На VT1 выполнен эмиттерный повторитель, с которого снимаются импульсы треугольной формы, управляющие компаратором. Переключателем SA1 выбирают требуемый диапазон частот, потенциометр R1 служит для плавной регулировки частоты. Подстроечным резистором R15 устанавливается режим работы генератора и регулируется амплитуда треугольного напряжения. Подстроечным резистором R17 регулируется постоянная составляющая треугольного напряжения. С эмиттера VT1 напряжение треугольной формы поступает на переключатель SA2 и на формирователь синусоидального напряжения, выполненный на VT2, VD1, VD2. Подстроечным резистором R6 выставляются минимальные искажения синусоиды, а подстроечным резистором R12 регулируется симметрия синусоидального напряжения. С целью уменьшения коэффициента гармоник верхушки треугольного сигнала ограничиваются цепями VD3, R9, C14, C16 и VD4, R10, C15, C17. С буфера DD1.4 снимаются импульсы прямоугольной формы. Сигнал, выбранный переключателем SA2, подаётся на потенциометр R19 (амплитуда), а с него – на выходной усилитель DA5, выполненный на AD8038AR. На элементах R24, R25, SA3 выполнен выходной аттенюатор напряжения 1:1 / 1:10.

Для питания генератора использован классический трансформаторный источник с линейными стабилизаторами, формирующими напряжения +5В, ±6В и ±3 В.

Для индикации частоты генератора была использована часть схемы от уже готового частотомера, взятая из [2]:

На транзисторе VT3 выполнен усилитель-формирователь прямоугольных импульсов, с выхода которого сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2 PIC16F84A. МК тактируется от кварцевого резонатора ZQ1 на 4 МГц. Кнопкой SB1 выбирается по кольцу цена младшего разряда 10, 1 или 0.1 Гц и соответствующее время измерения 0.1, 1 и 10 сек. В качестве индикатора использован WH1602D-TMI-CT с белыми символами на синем фоне. Правда угол обзора у этого индикатора оказался 6:00, что не соответствовало его установке в корпус с углом обзора 12:00. Но эта неприятность была устранена, как будет описано ниже. Резистор R31 задаёт ток подсветки, а резистором R28 регулируется оптимальная контрастность. Следует отметить, что программа для МК была написана автором [2] для индикаторов типа DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 фирмы DataVision, у которых процедура начальной инициализации по-видимому не подходит к индикаторам WH1602 фирмы WinStar. В результате после сборки частотомера на индикатор ничего не выводилось. Других малогабаритных индикаторов в продаже на тот момент не было, поэтому пришлось вносить изменения в исходник программы частотомера. Попутно в ходе экспериментов была выявлена такая комбинация в процедуре инициализации, при которой двухстрочный дисплей с углом обзора 6:00 становился однострочным, причём достаточно комфортно читаемым при угле обзора 12:00. Выводимые в нижней строке надписи-подсказки о режиме работы частотомера стали не видны, но они особо и не нужны, т.к. дополнительные функции этого частотомера не использованы.

Конструктивно функциональный генератор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 110х133 мм, разработанной под стандартный пластиковый корпус Z4. Индикатор установлен на палате вертикально на двух уголках. С основной платой он соединён при помощи шлейфа с разъёмом под IDC-16. Для соединения высокочастотных цепей в схеме использован тонкий экранированный кабель. Вот фото генератора со снятой верхней крышкой корпуса:

Перечень элементов и чертёж платы в Layout5 прилагаются.

После первого включения генератора необходимо проконтролировать питающие напряжения, а также установить подстроечным резистором R29 напряжение -3В на выходе DA7 LM337L. Резистором R28 устанавливается оптимальная контрастность индикатора. Для настройки генератора необходимо подключить осциллограф к его выходу, переключатель SA3 установить в положение 1:1, SA2 – в положение, соответствующее напряжению треугольной формы, SA1 – в положение 100…1000 Гц. Резистором R15 добиваются устойчивой генерации сигнала. Переместив движок резистора R1 в нижнее по схеме положение, подстроечным резистором R17 добиваются симметричности треугольного сигнала относительно нуля. Далее переключатель SA2 необходимо перевести в положение, соответствующее синусоидальной форме выходного сигнала, и подстроечными резисторами R12 и R6 добиться соответственно симметричности и минимальных искажений синусоиды.

Вот что получилось в итоге:

Треугольник 1 Мгц:

Треугольник 4 Мгц:

Следует отметить, что на частотах свыше 4 Мгц на треугольном и прямоугольном сигналах начинают наблюдаться искажения, связанные с недостаточной полосой пропускания выходного усилителя. При желании этот недостаток можно легко устранить, если перенести усилитель выходного каскада DA5 в цепь от истока VT2 к SA2, т.е. использовать его как усилитель синусоидального сигнала, а вместо выходного усилителя применить повторитель на ещё одном ОУ AD8038AR, пересчитав соответственно сопротивления делителей треугольного (R18, R36) и прямоугольного (R21, R35) сигналов на меньший коэффициент деления.

1) Широкодиапазонный функциональный генератор. А.Ишутинов. Радио №1/1987г.

2) Экономичный многофункциональный частотомер. А.Шарыпов. Радио №10-2002.

Функциональный генератор звукового диапазона частот

LM386

На трех выводах этой полностью аналоговой схемы одновременно формируются три сигнала одинаковой частоты звукового диапазона. Схема может быть полезной для проверки аудио систем, трансформаторов, кабелей и других электрических устройств.

Этот простой, надежный и дешевый генератор, основанный на микросхеме усилителя мощности LM386, одновременно формирует три выходных сигнала одной частоты звукового диапазона: прямоугольный (SQW), треугольный (TRG) и синусоидальный (SS).

Каждый выход может работать на такую нагрузку, как длинный кабель, трансформатор, автотрансформатор, аудио разветвитель или активный динамик. Амплитуду сигналов на каждом выходе можно регулировать индивидуально. Выходы без повреждения выдерживают сколь угодно длительные замыкания на землю или шину питания.

Генератор будет полезен при проверке электрических или аудио устройств, звуковых или сетевых трансформаторов, и аналогичных компонентов. Максимальная рекомендованная нагрузка равна 8 Ом, однако можно подключать и более низкоомную нагрузку, немного потеряв при этом в амплитуде сигнала. Удобной окажется и возможность переключать триплет выходных сигналов между двумя частотами.

На упрощенной блок-схеме устройства показана микросхема IC1, работающая в режиме генератора прямоугольных импульсов с частотой, определяемой, в основном, элементами R1 и C1 (Рисунок 1). Сигнал в точке A близок к треугольному с амплитудой порядка 0.35 В пик-пик при напряжении на шине питания 9 В.

Рисунок 1.Блок схема генератора, формирующего сигналы прямоугольной, треугольной и синусоидальной формы на одной из двух выбираемых частот.

Треугольные импульсы через потенциометр P1 поступают на усилитель IC2. Кроме того, они подаются на фильтр нижних частот (ФНЧ) или на полосовой фильтр (ПФ). От качества этих фильтра зависит качество синусоидального сигнала, усиливаемого микросхемой IC3.

Читайте также:  Регулятор скорости подачи проволоки сварочного полуавтомата

Частота среза ФНЧ по уровню 3 дБ должна быть равна или меньше частоты треугольного сигнала в точке A. Центральная, или резонансная частота ПФ должна быть приблизительно равна частоте сигнала в этой же точке. В простейшем случае, как ФНЧ, так и ПЧ, могут быть RC- или LC-фильтрами второго порядка. Микросхема IC3 усиливает синусоидальный сигнал из точки B, ослабленный потенциометром P2.

Усиление микросхем IC2 и IC3 установлено равным 200. При больших входных сигналах это может привести к насыщению усилителей и появлению искажений, вследствие которых форма сигналов на выходах TRG и SS станет напоминать трапецию. Если такая проблема возникнет, снизьте усиление IC2 и IC3 примерно до 50, руководствуясь описанием микросхемы LM386.

Практическая схема генератора сделана на трех микросхемах LM386. Схема может формировать сигналы одной из двух частот, выбираемых с помощью двухполюсного двухпозиционного переключателя S1 (Рисунок 2). Если переключатель установлен в положение «1», частота равна 1 кГц, а в положение «2» – 500 Гц. Подстроечный резистор P1 используется для точной установки номинальной частоты 1 кГц, в то время, как выход 500 Гц для простоты сделан нерегулируемым.

Рисунок 2.Частота этого генератора может устанавливаться равной 500 Гц или 1 кГц с помощью переключателя S1, коммутирующего конденсаторы резонансного LC-контура.

Микросхема IC2 усиливает треугольный сигнал, поступающий на ее вход из точки A через потенциометр P3. Этот же сигнал идет на полосовой LC-фильтр, образованный элементами C9 (или C10) и L1. Резонансная частота фильтра L1-C9 равна примерно 500 Гц, а L1-C10 – 1 кГц, причем C10 состоит из двух включенных параллельно конденсаторов емкостью 0.47 мкФ и 68 нФ. Резонансную частоту F LC-контура можно приблизительно определить, используя стандартную формулу

В зависимости от положения движка потенциометра P3, сигнал на выходе TRG будет иметь форму треугольника или трапеции с максимальной амплитудой, ограниченной напряжением источника питания. Прямоугольные импульсы формируются на выходе SQW1 (постоянная амплитуда) и SQW2 (амплитуда, регулируемая потенциометром P2). Синусоидальный сигнал из точки B через потенциометр P4 поступает на вход усилителя IC3. Усиленный сигнал доступен на выходе SS.

Собственный шумы микросхемы LM386 неизвестны, поэтому ее коэффициент усиления следует делать минимальным. Величины сопротивлений R1, R7, R8, R9, P3 и P4 также должны быть минимально возможными для минимизации шумов. LM386 можно приобрести у нескольких поставщиков с некоторыми различиями в технических характеристиках. Например, диапазоны напряжений питания могут быть указаны равными 4 … 12 В или 5 … 18 В. Номинальная и максимальная выходные мощности зависят от выбранного варианта микросхемы LM386, рабочего напряжения и сопротивления нагрузки.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы

Генератор сигналов был в лаборатории нашего института — это такой большой ящик с десятком ручек регулировки. Он был ламповый и грелся минуты три до выхода на нормальный режим работы. Может ли маленькая платка за 7 долларов выполнять основные его функции? Посмотрим.

Технические характеристики генератора из описания магазина:

Питание: 9-12 вольт
Форма сигналов: прямоугольная, треугольная, синус
Импеданс: 600 Ом ± 10%
Частота: 1 Гц — 1 Мгц
Настройка частоты и амплитуды
Разрешение сигнала: 5 бит
Возможность грубой и тонкой настройки.

Синус:
Амплитуда: 0-3 вольта при питании 9 вольт
Дисторшн: менее 1% при частоте 1 КГц.
Равномерность: +0.05dB в диапазоне 1Гц — 100КГц.

Прямоугольный сигнал:
Амплитуда без нагрузки: 8 Вольт при питании 9 Вольт.
Возрастание сигнала — менее 50нс (на частоте 1КГц)
Спад синала — менее 30нс (на частоте 1КГц)
Симметричность: менее 5% (на частоте 1КГц)

Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 — 3 вольта при питании 9 вольт.
Линейность: менее 1% в диапазоне до 100 КГц при токе 10 мА.

Там же красным по белому написано, что эта версия поставки не включает в комплект корпус. Но мне прислали с корпусом. Приятная неожиданность.

Итак, генератор сигнала поставляется в разобранном виде. Но собирается настолько быстро и приятно, что это пожалуй даже плюс.

В комплекте присутствует плата, набор комплектующих, микросхема XR-2206 (основа всего проекта), инструкция, детали корпуса из оргстекла и необходимые для сборки винтики и гаечки.

Инструкция достаточно подробная, ошибиться в сборке по ней невозможно. Кроме схемы размещения деталей, там указан из список с упоминанием полярности там, где это надо, обшие рекомендации по сборке и принципиальная схема обвязки микросхемы. Все на английском.

Деталей мало, установка очевидна, справится даже чайник. Белая полоска на электролитиках должна совпадать с заштрихованной стороной круга, нарисованного на плате. Резисторы лучше проверять мультиметром, прежде чем устанавливать. Пожалуй, и вся премудрость.

Детели установлены на свои места, можно приступать к пайке.

Но прежде чем паять, я заглянул в датшит и полистал в интернете. Там советуют заменить резистор R4, отвечающий за подстройку синуса, на реостат. Это даст возможности минимизировать ненужные гармоники и приблизить сигнал к идеальной синусоиде. Так что я решил сразу впаять реостат в 500 Ом.

Вот так получилось. Паяется все легко, только перед впаиванием разъема питания нужно примерить боковину корпуса, чтобы потом все нормально собралось. Снизу платы желательно длинные «хвосты» не оставлять, так как плата должна быть прижата к дну корпуса, иначе не хватит длины болтов, фиксирующих плату.

В конце собираем корпус. Детали хорошо подогнаны друг к другу. Винты вкручиваются в фигурные отверстия в форме звездочек. Они легко и с первого раза нарезают там резьбу, сидят потом плотно, не выпадают и не выкручиваются.

Длины штатных винтов, крепящих плату, мне не хватило, так что я подобрал свои, даже с дистанционными шайбочками.

Вот итог всех трудов:

Подсоединяем осциллограф, включаем.

Все работает. Попробуем повысить напряжение питания. По датшиту микросхемы, она питается напряжением от 10 до 26 вольт.

Синхронизация сбивается, при обследованиии синусодиы видно, что начинет сбиваться фаза.

В режиме прямоугольного сигнала та же история:

При снижении напряжения питания ниже 12 вольт сигнал восстанавливается, но амплитуда выходного сигнала ограничивается входным минус 2 — 3 вольта:

Ну нам и не обещали работу от 26 вольт. В описании генератора заявлена работа как раз от 12 вольт. Так что все по-честному.

Посмотрим на диапазон частот:

Минимально получилось порядка 0,6 Гц.

Не подумайте, что это такой затейливый сигнал, это просто осциллограф дуреет и считает, что мы имеем дело с постоянным напряжением. При переключении в режим постоянного напряжение получаем такую картину:

Вот так вот! Полка 1 вольт, размах сигнала от 1 до 9,8 вольт. Амплитуда, таким образом, 8,8 вольта. Такая же история и с другими сигналами — синусом и треугольником. Для некоторых применений это не критично, а вот для тестирования аппаратуры, где нет входного фильтра, полка ни к чему. Такой сигнал надо пропускать через конденсатор, чтобы лишить его постоянной составляющей.

Устанавливаем конденсатор 2,2мкФ:

Ну вот. Теперь красивая синусоида вокруг нуля и в режиме измерения постоянки!

Крупнее, в режиме переменного напряжения:

И тот же сигнал, в режиме постоянного напряжения, с фильтрующим конденсатором 2,2мкФ:

С треугольником что-то не задалось, форма получилась такая:

При замене конденсатора на 3,3 мкФ все пришло более-менее в норму:

Но, прямо скажем, 0,6 Гц — не самый актуальный режим работы. Вот как выглядит треугольник на частоте в 1 КГц. Без конденсатора, в режиме AC:

С конденсатором, в режиме DC:

Как видим, все совершенно одинаково.

Теперь выкручиваем ручки частоты на максимум:

Синус красивый, частота получилась даже больше заявленной: 1,339 МГц.

Ну а что вы хотели — на таких-то частотах! От синуса отличается чуть большей амплитудой. На самом деле, такая разница в амплитудных значениях характерна для всего диапазона частот: в микросхеме синус делается из треугольника, у которого сглаживаются вершины.

Читайте также:  Простые часы на attiny 2313

Прямоугольный сигнал идет с другого выхода микросхемы. Он не регулируется по амплитуде, хотя она у него зависит от входного напряжения. На самом деле, это еще большой вопрос, выдает ли генератор кривой сигнал, или это осциллограф не может его отобразить. Или вообще щупы виноваты.

Амплитуда синуса и треугольника, как я уже говорил, может тоже регулироваться в известных пределах: если перестараться, то треугольник может получиться таким:

Соответственно, заваливаются и вершины синуса, но это не так заметно. Поэтому в режиме синуса полезно иногда переключаться на треугольник и проверять, хорошо ли отображаются вершины. Уменьшаем амплитуду:

Ну вот, теперь и синус будет красивый:

Для того, чтобы понять, насколько хорош этот синус, есть проверенный способ: глянуть на преобразование Фурье от него. Вот что получилось:

У нас есть хороший пик на частоте 100 КГц, есть пики второй и третьей гармоники, но они вполне допустимых размеров, для такой техники. Установленным подстроечником можно их минимизировать. Удобно использовать прецизионный реостат, там от упора до упора много оборотов винта, так что удобно настроить буквально доли ома. Эта картинка — как раз результат моей подстройки. У меня получилось оптимальное значение резистора R4 — 243 Ома. К слову, в набор положили резистор 330 Ом.
Для сравнения, вот спектр треугольного сигнала:

Видим красивые пики на боковых гармониках, ну так это же треугольник, а не синусоида. Для комплекта, вот прямоугольный сигнал:

Тут и так все понятно. Как видим, прямоугольник на 100 КГц остается более-менее прямоугольным. Проверим, что делается на 1 МГц:

Меандр похож на клюв тукана.

Картинки у меня кончились, теперь пару слов общих впечатлений.

Регулировка амплитуды грубовата в области низких значений, кроме того, ее почему-то сделали обратной: по часовой стрелке — уменьшаем, против часовой — увеличиваем. Регулировка частоты, что грубая, что тонкая — почти одинаково влияют на результат. Тонкую я сделал бы реостатиком меньшего номинала. Но это придирки, конечно, можно привыкнуть за пару раз использования.
Резистор, который влияет на дисторшн синуса, можно было бы сделать подстроечником, как и предусмотрено в датшите микросхемы. Но если уж делать резистор, то 330 Ом — явно перебор, там нужно 200-250 Ом.

В остальном прибор порадовал: собирается легко, можно даже с ребенком собрать, как конструктор. Довольно хорошо генерирует сигналы до полумегагерца, дальше хорошо получается в основном синус. Но меандр таких частот обычно и не нужен. Вообще, прибор за 7 долларов, который помещается в карман и способный перекрыть 98% потребностей радиолюбителя в генерировании сигналов — вполне хороший выбор.
Порадовал и корпус — собирается хорошо, выглядит превосходно!

Ссылка на генератор сигналов в магазине: тыц. (цена сегодня $7.68)

Подстроечный реостатик на Али — набор 15 штук разных номиналов, на все случаи жизни. Цена сто рублей. Пятьсот Ом там тоже есть.

Простой функциональный генератор на ICL8038

Функциональный генератор, иногда называемый Генератором сигналов это устройство или схема , которая производит множество различных сигналов на желаемой частоте. Он может генерировать синусоидальные, прямоугольные, треугольные и пилообразные сигналы, а также другие типы выходных сигналов.

Существует множество готовых интегральных микросхем генератора сигналов, и все они могут быть включены в схему для получения различных требуемых периодических сигналов.

Одним из таких устройств является микросхема ICL8038 прецизионного генератора сигналов, способный создавать синусоидальные, квадратные и треугольные выходные сигналы с минимальным количеством внешних компонентов или настроек. Его диапазон рабочих частот может быть выбран от 0,001 до 300 кГц, путем правильного выбора внешних компонентов.

Все осцилограммы которые вы увидете будут сняты вот с такого модуля

Генератор сигналов ICL8038 представляет собой монолитную интегральную схему, способную создавать высокоточные синусоидальные, квадратные, треугольные, пилообразные и прямоугольные сигналы с минимумом внешних компонентов. Выходная частота может быть задана в диапазоне от 0,001 Гц до более 300 кГц с использованием внешних компонентов.

Заявленные производителем характеристики выглядят довольно интересно

Low Frequency Drift with Temperature. . . . . . .250 ppm/C

Температурный дрифт, это наверное одна из самых важных для генератора характеристик, показывающая как сильно влияет изменение температуры на стабильность выходной часты и измеряется в миллионных долях или ppm. В данном случае 250ppm означает, что при установленной частоте в 100 кГц каждый градус она будет «уплывать» на 25 Гц.

Low Distortion. . . . . . . . . . . . . . . . 1% (Sine Wave Output)

High Linearity . . . . . . . . . . . . . . . . 0.1% (Triangle Wave Output)

С каждым следующим блоком искажения увеличиваются вплоть до 10% в преобразователе синуса.

Wide Frequency Range . . . . . . . . . . . 0.001Hz to 300kHz

Variable Duty Cycle . . . . . . . . . . . . . . 2% to 98%

Ширина заполнения от 2% до 98%, но к сожалению в данном модуле мне не удалось получить такое заполнение

High Level Outputs . . . . . . . . . . . . . . . TTL to 28V

Принципиальная и функциональные схемы очень очень похожи на схему таймера 555.. ну как похожи, скорее можно найти много общего. Так же как и в схеме NE555 микросхема ICL8038 содержит два компаратора, резистивный делитель из трех сопротивлений по 5к, Flop-Flop триггер и выходные буферы.

Внешний конденсатор C, подключенный к 10 выводу, заряжается и разряжается двумя источниками тока. Источник тока #2 включается и выключается триггером, а источник тока #1 постоянно включен. Предполагается, что триггер находится в состоянии, при котором источник тока #2 выключен, и конденсатор заряжается током I, напряжение на конденсаторе линейно возрастает со временем. Когда это напряжение достигает уровня компаратора № 1 (установленного на 2/3 напряжения питания), триггер срабатывает, изменяет состояния и освобождает источник тока #2. Этот источник тока обычно несет ток 2I, поэтому конденсатор разряжается с помощью тока I, и напряжение на нем линейно падает со временем.

Когда напряжение на конденсаторе достигнет уровня компаратора #2 (установленного на 1/3 напряжения питания), триггер переключается в исходное состояние, и цикл начинается снова.

Как уже говорилось выше сигнал с пилообразной формы получается прямо с конденсатора. Он поступает на буфер Q35 и выходит с комплиментарной пары Q39-Q40.

Прямоугольная форма сигнала же уже доступна с выхода триггера проходит через собственный буфер на транзисторах Q23 и Q24 которые могут обеспечить более высокую нагрузку. Как вы заметили, в схеме коллектора отсутствует pull-up резистор, поэтому нужно использовать внешний как на схеме снизу.

Так же в комплекте в микросхеме есть резистивный делитель, который может использоваться для заменить некоторые внешние компоненты. Например на схеме выше выход средней точки делителя (Pin 7) подключен к выводу Swipe (Pin 8) для формирования фиксированной частоты.

Как я уже говорил в начале, тестировать мы будем на готовом модуле с алиэкспресс.

Синус, канал #1 желтый — прямой выход с микросхемы, канал #2 синий — выход через конденсатор, постоянная составляющая заблокирована.

Мне захотелось восстановить схему этого модуля и посмотреть что своего внесли китайские мануфактурщики. Распаивать исходную плату не стали, поэтому обошлись визуальным осмотром и прозвонкой цепи в нескольких спорных случаях.

Схема копирует некоторые схемотехнические решения из даташита. Например включение сопротивлений и диода в цепи пинов 4 и 5

Так же выглядит цепь подстройки частоты подключенная к 8 пину.

Из неудачных моментов в данной схемотехнике можно отметить уплывание частоты при изменении ширины заполнения.

Плату мы развели в easyEda с тем же расположением компонентов, и трассировка практически идентична оригинальной.

Посмотреть, скопировать или задать вопросты также можно тут :

По мотериалам паблика @hobbyelectronics в вконтакте

Функциональный генератор

Функциональный генератор назван так не потому, что он хорошо выполняет свою функцию (хотя если он собран качественно, так оно и будет), а потому, что он генерирует сигналы, соответствующие по форме графикам различным математическим функций. Например: прямоугольные, треугольные, синусоидальные. Предлагаемый вариант такого генератора, который придумал автор Instructables под ником The_Technocrat, работает в звуковом и ультразвуковом диапазонах. Он облегчает проверку и настройку звуковых усилителей, устройств на логических микросхемах, драйверов двигателей, преобразователей напряжения и многого другого. Самый быстрый и проверенный способ построить функциональный генератор – применить в нём специализированную микросхему, в данном случае типа IC8038:

Читайте также:  Тракт ам чм автомагнитолы на микросхеме сха 1238

Диапазон частот генератора разбит на четыре поддиапазона, смена которых производится переключением конденсаторов. На трёх выходах микросхема с обвязкой вырабатывает сразу три сигнала различных форм, каждый из которых можно подать на расположенный на той же плате усилитель (LF351N). Четвёртый режим соответствует пропусканию прямоугольных импульсов через диод, чтобы проходила только одна полуволна – полезно при проверке устройств с цифровыми микросхемами.

Работу над генератором мастер начинает с составления чертежа печатный платы. Получилось вот что:

Но по одной такой картинке плату не изготовить (она нужна, скорее, для справки по размещению компонентов, если вы заказали плату без шелкографии), поэтому для желающих повторить конструкцию The_Technocrat выложил Gerber-файлы. Можно также изготовить печатную плату самостоятельно ЛУТом или собрать генератор на макетной плате. Всё зависит от ваших возможностей и предпочтений. Разработчик получил вот что:

На плату мастер устанавливает все детали согласно подсказке на шелкографии или картинке выше. Микросхемы, во избежание их перегрева, лучше устанавливать после остальных компонентов. После этого на выход устройства он подключает осциллограф, а на вход – двуполярный 12-вольтовый источник питания. Выбрав какую-нибудь частоту или амплитуду, он первым делом выбирает режим генерации синусоиды, чтобы настроить подстроечные резисторы и больше их не трогать. Выставляет регулятор скважности в промежуточное положение, но несмотря на это, на экране – не совсем синусоида:

При помощи уже упомянутых резисторов R3 и R4 он добивается от синусоиды правильной формы. Результат не показывает, но я ему почему-то верю. На очереди – меандр:

Мастер вращает ось резистора R2 и получает вместо меандра прямоугольные импульсы различной скважности:

Осталось проверить режим генерации треугольных импульсов:

Внимание: на транзисторы, работающие в ключевом режиме и не имеющие теплоотводов, нельзя подавать с генератора управляющие сигналы никаких других форм, кроме прямоугольной. Скважность при этом можно менять и получать ШИМ.

Убедившись, что генератор работает, The_Technocrat изготавливает для него отдельный двуполярный стабилизированный БП (схему приводить нет смысла, там 7812 и 7912 и всё до боли стандартно):

С обратной стороны:

Затем берёт кусок оргстекла и устанавливает на него платы БП и генератора, чтобы они всегда были вместе, как попугаи-неразлучники:

Если устройство не работает, мастер советует проверить, какая часть виновата: генератор или усилитель. Сам он предпочитает проверять в направлении от выхода: смотрим, есть ли сигнал на выходе усилителя, если нет, перемещается к выходу генератора, или к входу усилителя, что одно и то же. Нет сигнала и там – не работает генератор. Есть – проблема в усилителе. Возможна проверка и в обратном направлении: осциллограф или наушники оставляем на выходе, а точки соединения выхода генератора с входом усилителя касаемся, чтобы получить наводку. Если до этого была тишина, а теперь появился фон, дело в генераторе. Ничего не изменилось – в усилителе. Обоими способами можно также проверить точки соединения в цепочке генератор-переключатель-резистор-усилитель. Неисправность локализована, и понятно, правильность сборки какого узла (и исправность какой микросхемы) надо проверять.

Простой функциональный генератор на цифровых КМОП микросхемах.
Низкочастотный генератор сигналов синусоидальной формы, а также прямоугольной
формы с изменяемой скважностью импульсов и очень низким потреблением тока.

«Пиво – величайшее изобретение! Колесо, конечно, тоже ничего, но колесо с рыбой – как-то все-таки не то…»
А современные цифровые технологии, захватившие верхний ярус, где обычно рисуют лики святых? Величайшее ведь изобретение человечества! Весчь!
И куда деваться бедному крестьянину, еврею, или простому энтузиасту-электронщику, собравшемуся замутить самодельный аналоговый агрегат?
“В топку”, – крикнет кочегар кочегару в окружающую даль, продвинутый юзер процессорных приблуд согласится и понимающе кивнёт головой, программист оскалится в счастливой улыбке.

А тем временем, на одной из страниц мы уже познакомились с простыми схемами генераторов синусоидальных сигналов, выполненных на цифровых микросхемах. Там же мы в концентрированной форме изложили преамбулу в виде целей и достоинств применения подобных устройств. Напомню:

«Генератор сигналов – вещь, немаловажная в радиолюбительском хозяйстве.
Конечно, при нашей всесторонней занятости и умении здраво оценивать ситуацию, оптимальными явились бы такие логические построения:
1. купить готовый DDS генератор у мастеровитых китайских хунвейбинов;
2. загрузить и пользовать программный продукт под названием – генератор сигналов на базе ПК.

Отличное умозаключение, но немного скучноватое. К тому же в некоторых случаях куда удобней пользоваться миниатюрным и почти ничего не потребляющим приборчиком на батарейке. Его можно систематически забывать выключить, ронять (желательно не в унитаз), шпынять и подвергать прочему физическому насилию. Всё равно работать будет как папа Карло, за себя и за всех отсутствующих!
Вот такой малопотребляющий и трудолюбивый персонаж легко можно соорудить на логических КМОП микросхемах.»

Генераторы колебаний треугольной и пилообразной форм в измерительной практике используются крайне редко. Они имеют скорее утилитарный характер, определяемый их пользой от применения в схемах ШИМ, различных времязадающий цепях, таймерах и так далее. Поэтому устройство усложнять не станем, решительно обойдёмся без них. Ограничимся измерительным генератором колебаний синусоидальной формы, а также прямоугольной с регулируемой скважностью.

А вот теперь с чистой совестью и чувством сдержанного спокойствия можно переходить к схеме электрической принципиальной.


Рис.1

На первый взгляд схема, приведённая на Рис.1, кажется довольно громоздкой. Но это только лишь на первый. Четыре корпуса микросхем с обвесом без напряга разместятся на небольшой макетной платке, размером со спичечный коробок, плюс, конечно, нелишним окажется пространство для переменного резистора, переключателей и батарейки системы «Крона».

За основу генератора была взята схема, опубликованная в журнале Radioelektronik Audio-HiFi-Video, 1997, №11, с коэффициентом нелинейных искажений – около 1% во всем диапазоне генерируемых частот. Для некоторого улучшения этого параметра авторы ввели в устройство простейший фильтр нижних частот с переключаемыми по диапазону частотозадающими элементами.

Поскольку подобный способ борьбы за линейность имеет ряд недостатков, было решено обойтись без переключаемых фильтров, а приемлемое значение коэффициента нелинейных искажений получить увеличением разрядности сдвигового регистра.

Результатом явился 16-разрядный сдвиговый регистр на двух ИМС CD4094, который посредством суммирующей матрицы, образованной резисторами R4-R22, формирует на выходе сигнал синусоидальной формы с частотой, в 32 раза меньшей частоты поступающих тактовых импульсов.

При использовании наиболее распространённых резисторов с допуском 5%, коэффициент нелинейных искажений составляет:
около 0,5% без предварительного отбора номиналов сопротивлений,
менее 0,3% – при условиях отбора номиналов, либо употребления элементов с 1% точностью.

Если установить выходную частоту генератора 1кГц и замкнуть контакты переключателя S3, на выходе поймаем чистую синусоиду с коэффициентом нелинейности 0,01% – хорошее подспорье при настройке различных УНЧ.

С 10 вывода микросхемы IC3 снимаются колебания прямоугольной формы со скважностью 2 (меандр). Посредством переключателя S2 можно ступенчато регулировать скважность импульсов на выходах IC4.2 и IC4.3 в интервале 1,2 – 64.

Частота тактовых импульсов, поступающих на вход сдвигового регистра, находится в диапазоне 64-640000 Гц. С ролью генератора, формирующего весь этот частотный интервал, как нельзя лучше справляется низкопотребляющая КМОП микросхема CD4046, содержащая внутренний узел в виде стабильно работающего генератора, управляемого напряжением (ГУН).

Необходимый частотный диапазон выбирается посредством переключателя S1.
Переменный резистор R1, осуществляющий плавную регулировку частоты, удобно было бы употребить многооборотный.
Подстроечник R3 позволяет сдвигать общий интервал генерируемых частот, как в верхнюю, так и в нижнюю сторону.

Представленный генератор имеет стабильную, не зависящую от частоты амплитуду и низкое (около 2мА) потребление тока. Диапазон генерируемых частот 2Гц – 20кГц.
И в заключение для наглядности сказанного приведу диаграмму выходного сигнала синусоидальной формы.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector