Схемы функциональных генераторов частоты

Генератор частот — генерирование сигналов в шести диапазонах

Генератор частот-1

Высоко функциональный генератор частот на шесть диапазонов своими руками

Генератор частот — некоторое время назад я в домашних условиях собрал для себя цифровой осциллограф, а вот приличного генератора у меня не было. В связи с этим, пришлось выбирать один из двух вариантов — приобрести в магазине новый либо собрать, так же как и осциллограф, собственноручно. Перекопал большое количество принципиальных схем, в большинстве случаев смотрел проекты на чипах: XR2206, MAX038, ICL8038.

Но это меня не очень вдохновляло, требовался генератор частот с более широким функционалом. Однако, почти все раннее просмотренные мной проекты, нельзя было назвать плохими. Но, тем не менее, нашел в сети интернет, на зарубежном сайте, давно уже опубликованную, незатейливую схему функционального генератора частот. Прибор представлял собой электронное устройство выполненное на двух спаренных операционных усилителях и некоторых компонентов обвязки.

Принципиальная схема многофункционального генератора частот

Генератор частот-2

Представленный здесь прибор в состоянии генерировать сигналы с частотой от 0,2 Гц до 20 кГц. В дальнейшем предполагается увеличить диапазон частот до 50000 Гц, для этого потребуются фирменные операционные усилители последних разработок. В генераторе заложена функция переключения частот по шести диапазонам, при этом имеется возможность плавной подстройки частоты. Генератор частоты позволяет генерировать звуковую волну синусоидальной, прямоугольной, пилообразной или треугольной формы.

Коэффициент заполнения импульсного сигнала может находится постоянном значении 50% либо плавно настраиваться в пределах 5-95%. Помимо этого, в выходной цепи генератора есть возможность сконфигурировать значение постоянной составляющей сигнала, тем самым способствуя генерированию положительных и отрицательных импульсов. Размах выходной амплитуды располагается в границах от 0v до 5v для прямоугольной и треугольной формы и от 0v до 3,5v для синусоидального сигнала. Вместе с тем, делитель x0.1 установлен в выходном тракте генератора частот.

Генератор частот-3

Генератор частот — печатная плата

Печатная плата генератора была установлена в легкий и прочный корпус из пластика. Передняя панель корпуса была изготовлена путем печати на высококачественной мелованной бумаге, затем закрепленная на двухсторонней ленте, а поверхность сверху покрыта самоклеящейся пленкой. Трансформатор с выходным напряжением 2×12v, имеет добавочную обмотку с напряжением 3,5v, для подачи питания на светодиод, расположенный на лицевой панели.

Генератор частот-4

В итоге мои затраты на сборку генератора частот составили небольшую сумму, в пределах 980 рублей. В основном деньги ушли на приобретение переключателя на шесть позиций, пластиковый корпус, ручки для потенциометров и коннекторы BNC.

Generator-5

Отличительной особенностью этого многофункционального устройства является легкость в эксплуатации и малая стоимость комплектующих. К тому же, прибор обладает очень низким коэффициентом искажений — 0,6%.

Измеритель сигнала-6

Заключение

Есть и некоторые недостатки, к ним можно отнести маленький диапазон частот, который способен генерировать прибор и немного технологически сложный монтаж (если сравнивать со специально предназначенными для этого микросхемами).

Измеритель сигнала-7

Размах амплитуды постоянен во всех границах частот. Общее сопротивление генератора на выходе имеет 590 Ом, благодаря этому, частотный генератор способен справляться практически с любой нагрузкой — от условного «0» до бесконечности. Это стандартное значение для многих приборов такого направления. В схеме, на данный момент установлены недорогие операционные усилители ОУ TL072, характеристики OPA2604 намного лучше, а если использовать AD817 — то вообще будет супер.

Низкочастотный функциональный генератор.

Делаем несложный функциональный генератор своими руками.

Каждый радиолюбитель, который изготавливает или повторяет радиоэлектронные устройства, рано или поздно сталкивается с необходимостью настройки и наладки собранных изделий.

В свою очередь, процесс настройки предполагает наличие соответствующих измерительных приборов. В наше время, безусловно, можно приобрести измерительные приборы промышленного изготовления, благо сейчас приборы стали широкодоступны.

Но, несложные приборы можно изготовить самостоятельно.

Вашему вниманию предлагается описание несложного функционального генератора, изготовленного мною много лет тому назад, который до сих пор находится в отличном работоспособном состоянии.

Функциональный генератор, это генератор колебаний, работающий в низкочастотном диапазоне (1Гц-100 кГц) и формирующий на выходе сигналы синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы. Описание этого функционального генератора было опубликовано в журнале Радио №6 за 1992 год.

Данный генератор значительно упрощает ремонт узлов и устройств низкочастотной аппаратуры. Внешний вид изготовленного мною функционального генератора.

Функциональный генератор

На переднюю панель выведены :

-переключатель диапазонов генератора;

-переключатель режима работы генератора;

-ручка установки частоты генерируемых колебаний;

-регулятор уровня выходного напряжения;

Предлагаемый функциональный генератор имеет следующие технические характеристики:

— диапазон генерируемых частот 1 Гц-100 кГц, разделен на пять поддиапазонов:

5) 10 кГц-100 кГц;

— максимальный размах сигналов прямоугольный формы -10 В;

— максимальный размах сигналов треугольной формы -6 В;

— максимальный размах сигналов синусоидальной формы -3,3 В;

Краткое описание схемы функционального генератора.

Принципиальная схема функционального генератора представлена ниже:

схема функционального генератора

Задающий генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, DD1.3. На выходе элемента DD1.1 формируются треугольные импульсы. Прямоугольные импульсы формируются узлом на элементах DD1.2, DD1.3.

Преобразователь сигналов треугольной формы в синусоидальную собран на элементах VD1-VD6 и R10-R12.

Данный генератор обеспечивает получение «белого шума», источником которого является стабилитрон VD9. Напряжение «белого шума» усиливается до уровня 5В усилителем на элементе DD1.4.

Частота генерируемых колебаний устанавливается переменным резистором R3.

Для контроля частоты генерируемых функциональным генератором колебаний мною был применен частотомер, описание которого опубликовано в брошюре «В помощь радиолюбителю» №99. Схема частотомера была немного доработана: добавлен еще один разряд индикации и заменены люминесцентные индикаторы типа ИВ-3 на светодиодные типа АЛС314А. Частотомер размещен в одном корпусе с функциональным генератором.

Принципиальная схема частотомера, с учетом вышеизложенных доработок приведена ниже:

Конечно же, в наши дни «городить» такой частотомер нет никакой необходимости. Все гораздо проще и компактнее получается на микроконтроллерах. Схема предоставлена в ознакомительных целях.

Настало время проверить работоспособность генератора.

Форму и размах колебаний проверяем при помощи осциллографа.

Синусоидальные колебания. Синусоида чистая, частота около 1000 Гц. Параметры каналов вертикального и горизонтального отклонения указаны на фото.

Треугольные колебания также имеют правильную форму :

Прямоугольные колебания выглядят не менее достойно. Меандр ровный и четкий, без выбросов, с крутыми фронтами.

Реальные технические характеристики функционального генератора практически соответствуют заявленным в авторской статье.

Небольшое видео, демонстрирующее работу цифровой шкалы функционального генератора:


Наглядно видно, как происходит подсчет количества импульсов.

Генератор низкой высокой частоты

Генераторы ВЧ, НЧ

Предлагаемый генератор относится к измерительным приборам для проверки и настройки различной радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры, содержащей приемники, усилители, резонансные цепи электронных генераторов, устройства импульсной техники и аналогичных систем, работающих R диапазоне частот 1 Гц – 1 МГц с сигналами прямоугольной, треугольной или синусоидальной форм.

Генератор сигналов на микросхеме с частотой 1 Гц – 1 МГц

Простой генератор на микросхеме

Такие генераторы сигналов называются функциональными. Часто в них используется микросхема типа XR-2206CP. В Интернете есть различные варианты конструкций функциональных генераторов на указанной микросхеме, но информации по доступной технологии изготовления в любительских условиях их рабочего варианта недостаточно. Многие конструкции не имеют на выходе гальванической развязки, что ограничивает возможности их применения. Китайские производители поставляют полные наборы деталей с печатной платой и корпусом, но при самостоятельном изготовлении получается значительно дешевле и интересней.

Принципиальная схема функционального генератора

Схема генератора сигналов на микросхеме соответствует datasheet производителя микросхемы XR-2206CP, плюс эмиттерный повторитель на высокочастотном транзисторе типа КТ602БМ, что повышает нагрузочную способность генератора и позволяет проверять и настраивать цепи с низким сопротивлением. Принципиальная схема приведена на рис.1. Для переключения диапазонов частот применен джампер SW1, амплитуда треугольных и синусоидальных сигналов на выходе микросхемы (гнездо ХЗ) регулируется переменным резистором R3, а на выходе эмиттерного повторителя (гнездо Х4) амплитуды всех импульсов регулируются резистором R11.

Амплитуда прямоугольных импульсов максимальна и не регулируется на гнезде Х2. Частота сигналов регулируется грубо резистором R7, а плавно – резистором R8. На гнезде Х2, во всех режимах работы, присутствует прямоугольный сигнал для контроля частоты с помощью частотомера.

Схема питается от внешнего источника питания, согласно datasheet, с напряжением 10 – 26 В, но схема хорошо работает и при напряжении 9 В, что позволяет питать генератор сигналов на микросхеме от батареи «Крона». В авторском варианте генератор может питаться от внешнего блока питания напряжением 9 В и 12В (гнездо X1) в зависимости от необходимой величины амплитуды сигнала. Естественно, при напряжении питания 12 В амплитуда сигналов больше.

Технические характеристики генератора при напряжении питания 9В

Диапазоны частот:

  1. 1 Гц- 100 Гц;
  2. 100 Гц – 20 кГц;
  3. 20 кГц – 100 кГц;
  4. 100 кГц – 1 МГц.

Уровни сигналов:

  • Прямоугольный сигнал 8 В;
  • Треугольный и синусоидальный сигналы 0…3 В.

Конструкция и технология изготовления функционального генератора

Схема генератора собрана навесным монтажом на монтажной плате из стеклотекстолита размером 90×60 мм. Размещение деталей на монтажной плате показано на рис.2. Если его отсканировать и забелить детали, то можно изготовить печатную плату.

При этом рисунок платы необходимо увеличить так, чтобы расстояние между отверстиями для панельки микросхемы получились в натуральную величину. Общий размер платы при этом может несколько отличаться от указанного выше, так как рисунок для статьи был сделан после изготовления генератора.

Читайте также  Трансмиссия нивы 21214 схема

Сначала рисунок монтажа деталей был сделан на миллиметровой бумаге в натуральную величину с общим размером 90×60мм. Этот рисунок был наложен на плату и тонким сверлом, закрепленным в часовой отвертке, были намечены все отверстия. После этого маленькой электродрелью были просверлены все отверстия диаметром 1.2 мм. В такие отверстия могут входить соединительные проводники и выводы деталей.

При такой технологии монтажа сверлятся отверстия также в углах поворота, на длинных участках и на концах соединительных проводников для их закрепления, а также возле выводов панельки микросхемы и джампера для завода концов проводников под низ платы к этим выводам. В
местах установки радиодеталей соединительные проводники должны проходить через отверстия с одной стороны платы на другую.

На рис.3 показано соединение радиодетали с проходящим проводником (а), с концом проводника (b) и соединение проводника с ножкой панельки микросхемы (с). В авторском варианте использованы отрезки проводников от витой пары со снятой изоляцией.

Перед монтажом соединительные проводники, ножки панельки микросхемы, выводы джампера и радиодеталей тщательно зачищаются и залуживаются припоем не хуже, чем ПОС-60. После этого прокладываются и закрепляются на концах все соединительные проводники, проходя через все отверстия согласно рис.2.

Все детали устанавливаются своими выводами в предусмотренные для них отверстия и припаиваются, а лишние части их выводов удаляются кусачками. После этого изготовляется уголок из алюминия толщиной 1.5 мм и размерами 70x35x10 мм для монтажа внешних деталей. В верхнем ряду крепятся переменные резисторы R3, R7 и R8. Резистор R3 типа СПЗ-4вМ содержит выключатель питания, резисторы R7 и R8 типа СПЗ-4аМ. В нижнем ряду крепятся гнезда X1, Х2 и ХЗ типа «Тюльпан».

Для удобства монтажа к этим деталям припаиваются проводники для соединения их с монтажной платой. Этот уголок крепится по центру монтажной платы двумя винтами и гайками М3, а проводники его деталей припаиваются к выводам монтажной платы согласно рис.2.
В качестве корпуса генератора использована коробочка для дискет из оргстекла. В нижней части коробочки, которая будет передней панелью генератора, размечаются центры отверстий для ручек переменных резисторов и гнезд.

Чтобы уголок с резисторами и гнездами плотно прилегал к стенке коробочки, отверстия для ручек резисторов имеют диаметр 16 мм, а для гнезд – 10 мм. Эта операция очень тонкая и требует тщательности, чтобы не повредить коробочку.

Для этого необходимо в центрах отверстий сначала просверлить отверстия диаметром 1.5-2 мм, а потом сверлить перовыми сверлами на малых оборотах. Если не удастся приобрести перовые сверла, их можно изготовить из простой стали, как показано на рис.4. Толщина пластинок около 2 мм, ширина одной равна 16 мм, а другой – 10 мм.

Пластинка вставляется в щель стержня и крепится винтом и гайкой М3. Сверло готово к работе. Для крепления платы после сверления отверстий монтажная плата вставляется в коробочку и прижимается к передней стенке. По середине стенки между отверстиями для переменных резисторов сверлится два отверстия диаметром 2.5 мм, проходя через оргстекло и алюминий. Плата извлекается и в алюминиевом уголке нарезается резьба М3, а в оргстекле отверстия диаметром 2.5 мм рассверливаются до 3.5 мм.

После этого необходимо установить переключатели SW3 и SW4. В авторском варианте применены переключатели типа ПД1. Для их движков в боковой стенке коробочки лобзиком вырезаны прямоугольные отверстия и просверлены крепежные отверстия. Переключатели крепятся четырьмя винтами и гайками М3. После этого плата вставляется в коробочку и крепится винтами. В левом верхнем углу передней панели сверлится отверстие диаметром 4.8 мм, в которое вставляется и подпаивается светодиод согласно рис.2.

К плате также подпаиваются контакты переключателей SW3 и SW4. Эмиттерный повторитель собран навесным монтажом на алюминиевой пластинке размером 55×30 мм и закреплен на задней стенке коробочке, как показано на рис.5. Выводы эмиттерного повторителя подпаиваются к SW3 и монтажной плате согласно рис.2. Размещение деталей собранного генератора показано на рис.6. вид на монтажную плату снизу показан на рис.7.

Настройка генератора

Для проверки работоспособности генератора микросхема XR-2206CP вставляется в панельку, генератор вч сигналов на микросхеме подключается к блоку питания. Частотомер подключается к гнезду эмиттерного повторителя Х4, так как применяемый частотомер шунтирует сигнал при подключении к гнезду Х2.

Осциллограф подключается к гнезду Х2, на котором всегда должен быть прямоугольный импульс. Проверка начинается с первого диапазона. для чего перемычкой джампера подключается конденсатор С3, переменные резисторы устанавливаются в среднее положение. При этом на экране осциллографа должен появиться прямоугольный импульс, что будет свидетельствовать о том, что микросхема рабочая.

Это очень важный момент, так как иногда поставщики или продавцы реализовывают нерабочие микросхемы (есть такой опыт). Если сигнал не появился необходимо тщательно проверить правильность монтажа и надежность паек. Если все правильно, а сигнала нет, то необходимо заменить микросхему. Лучше одолжить проверенную микросхему, убедиться, что генератор работает, а затем установить свою. Следует также отметить, что рабочие микросхемы одной и той же партии могут отличаться параметрами.

Это могут подтвердить конструкции из Интернета, где для одних и тех же диапазонов частот применяются разные конденсаторы и даже появляется пятый диапазон частот. Когда генератор заработал, резисторами R7 и R8 проверяют границы диапазона. Если они отличаются от заданных, то подбирают наминал конденсатора С3. После этого убеждаются в наличии треугольного и синусоидального сигналов. Осциллограф подключают к гнезду ХЗ, а переключатель SW3 ставят в нижнее положение, а переключателем SW4 выбирают синусоиду или треугольник.

Резистором R3 регулируют уровень этих сигналов. Бывает, что при увеличении уровня правильной формы сигнала верхняя часть его ограничивается, то есть появляется асимметричное искажение. В микросхеме есть выводы 15 и 16, которые, обычно, в таких схемах не задействуются, но они предназначены для симметрирования сигнала. Если к ним подключить крайние выводы подстроечного резистора величиной 30 кОм, а движок подключить к минусу, то можно устранить асимметрию сигнала.

Не исключается и такой вариант, что асимметрия начинается выше заданной амплитуды 3 В. Причина кроется внутри микросхемы. В этом случае можно увеличить напряжение, подаваемое на резистор R3 путем уменьшения сопротивления резистора R1 или увеличения R4.

Минимальная амплитуда получается при закороченном резисторе R3, когда на ножке 3 микросхемы установлено максимальное напряжение, поэтому соединять выводы R3 необходимо так, как показано на рис.2 (в отличие от R7 и R8), чтобы увеличение амплитуды сигналов происходило при вращении ручки R3 по часовой стрелке.

Правильно настроенный генератор с качественной микросхемой XR-2206CP генерирует сигналы хорошей формы с незначительными искажениями. На рис.8 показан генератор в рабочем режиме. В заключение следует отметить, что для качественной настройки электронных и электрических устройств функциональный генератор сигналов необходимо использовать совместно с хорошим частотомером.

Набор генератора сигналов на ICL8038

400 кГц
Регулировка коэффициента заполнения: 2% до 95%
Искажения на синусоидальном сигнале: 1%
Температурный дрейф: 50ppm / ℃
Линейность треугольного сигнала: 0.1%
Смещение выходного сигнала: -7.5 В — 7.5 В
Диапазон выходного сигнала: 0.1 В-11 В (при питании 12 В)
Акриловый корпус
Размеры: 88.2*61*18.5 мм
Типовая схема включения ICL8038:


  • Печатная плата
  • Корпус
  • Радиодетали

Плата генератора выполнена качественно:

Обратная сторона:

Размер пп 79х52 мм.

Набор по сути простой и рассчитан на новичков-радиолюбителей.
Деталей не много:

Микросхемы (их всего три) снабжены «кроватками» для установки и заботливо упакованы ножками в изолон.
Вот они:
Генератор ICL 8038
Операционник TL082
Преобразователь напряжения ICL7660S


78l09:


Сначала впаял мелочь: резисторы и керамические конденсаторы:

Потом детали покрупней:

Детали сверяем с инструкцией.
В итоге:

Работы на пол часа.

Сбоку:

Тут рядом расположились гнездо для питания 5,5х2,1 мм и тройной клемник для выходного сигнала.

Переходим к корпусу:


Акрил 3 мм, с защитными пленками, которые долго и нудно сдирать.
Собирается на комплектные винты М3:

На передней стенке лазерная гравировка обозначений.

Управление:
Ручки регулировки расположены довольно кучно. Слева на право:
Duty — Коэффициент заполнения (обратное скважности);
Freq — плавная регулировка частоты;
Offset — коррекция по оси Y;
AMP — амплитуда сигнала.
Диапазоны частоты задаются перемычкой:
5-50 Гц, 50-500 Гц, 500-20 кГц, 20-400 кГц.
Так как клемма для выходного сигнала тройная (земля/прямоугольник/ синус или треугольник), а типов сигналов три, синус и треугольник переключаются второй перемычкой.
Так же есть два подстроечных резистора для подстройки и уменьшения искажений сигнала.
Питание прибора — любой БП на 12 В, благо штекер стандартный.

Переходим к тестированию:



осциллограф у меня простой MiniDSO DS211.
На выходе:
Синус:



Прямоугольник:


Треугольник:


Пила:

Что заявлено отрабатывает.

На ролике работа регуляторов:

Регуляторы очень «острые» чуть повернул а изменение параметра значительное, требуют привыкания. О точности генератора судить не берусь, ICL8038 вроде не сильно ругают.

В плюсах: это компактность готового прибора, положил его в коробку с карманным осциллографом. И так же простота набора.
Хорошо подойдет обучающих целях.

Мой Генератор – р №4 1988 С46

Задумав построить для домашней лаборатории измерительный генератор, радиолюбители в последнее время все чаще останавливают свой выбор на замкнутой релаксационной системе, состоящей из интегратора и компаратора. Объясняется это тем, что такие генераторы, как правило, проще в изготовлении, чем генераторы синусоидального сигнала, а их возможности гораздо шире. Однако при использовании ОУ широко распространенных серий (К140, К153, К553 и т. п.) получить большую скорость нарастания выходного напряжения интегратора и малое время «отклика» компаратора не удается, поэтому верхняя граничная частота большинства описанных в радиолюбительской литературе генераторов не превышает 10. 20 кГц.

Читайте также  Схема стенда для испытаний генератора

В предлагаемом вниманию радиолюбителей приборе в качестве интегратора применен ОУ К574УД1Б (скорость нарастания выходного напряжения — 50 В/мкс, частота единичного усиления — 10 МГц), а компаратор выполнен на элементах микросхемы К155ЛА3 (время задержки — не более 30. 40 нс). Это позволило расширить диапазон генерируемых частот до 1 МГц. Генератор вырабатывает напряжения прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм, а также прямоугольные импульсы с уровнями ТТЛ и регулируемой длительностью от 0,5 мкс до 1200 мс. Выходное напряжение можно изменять в пределах 0. 1 В. Коэффициент гармоник синусоидального сигнала — не более 1,5 %. Выходное сопротивление генератора — около 100 Ом.

Кроме уже названных интегратора (ОУ DA1) и компаратора (DD1), генератор включает в себя эмиттерный повторитель (VT1), формирователь синусоидального напряжения (VT2), масштабный усилитель (ОУ DA2, VT7), буферный каскад (VT4, DD2.1). RS-триггер (DD2.2, DD2.3). два одновибратора (DD3.1, DD3.2) и три транзисторных стабилизатора напряжения (VT3, VT5, VT6). Питается прибор от двуполярного стабилизированного источника напряжения ± 12 В. Ток, потребляемый от источника положительного напряжения,- не более 180 мА, отрицательного — 80 мА.

Рис. 1 Принципиальная схема

Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (вывод 6 элемента DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора на ОУ DA1. На выходе последнего формируется напряжение треугольной формы, которое через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 управляет компаратором. Переключателем SA1 частоту колебаний изменяют грубо, переменным резистором R1 — плавно. Подстроечный резистор R16 служит для установки амплитуды, a R17 — постоянной составляющей треугольного напряжения. Требуемый режим работы компаратора обеспечивается подачей на вывод 7 (общий) микросхемы DD1 напряжения -2 В с выхода стабилизатора на транзисторе VT3, а на вывод 14 — напряжения +3,2 В с выхода стабилизатора на транзисторе VT5.

Колебания треугольной формы с эмиттера транзистора VT1 поступают в каскад, выполненный на полевом транзисторе VT2, где из них формируется синусоидальное напряжение. С истока транзистора синусоидальный сигнал подводится к секции переключателя SA2.2. Сюда же — через резисторы R18 и R22 — подаются напряжения треугольной и прямоугольной форм, снимаемые соответственно с эмиттера транзистора VT1 и выхода элемента DD1.2 компаратора. Сигнал, выбранный переключателем SA2 (его амплитуду регулируют переменным резистором R27), усиливается масштабным усилителем, выполненным на ОУ DA2 и транзисторе VT7, и поступает на ступенчатый аттенюатор — делитель напряжения R24-R26, а с него — через секцию переключателя SA3.2 и резистор R32 — на выходное гнездо XS1.

Прямоугольные импульсы с уровнем ТТЛ поступают на секцию переключателя SA3.2 с выхода буферного каскада, собранного на транзисторе VT4 и элементе DD2.1. Они же запускают одновибратор DD3.1, подключаемый к выходу прибора во втором и третьем (сверху) положениях переключателя. Длительность импульсов регулируют коммутацией конденсаторов С9—С12 и изменением сопротивления переменного резистора R3 времязадающей цепи.

Второй одновибратор микросхемы DD3 использован в формирователе одиночных импульсов (соединяется с выходом прибора в четвертом и пятом положениях переключателя SA3). При нажатии на кнопку SB1 RS-триггер на элементах DD2.2, DD2.3 изменяет свое состояние и положительным перепадом выходного напряжения запускает одновибратор DD3.2. Как и в предыдущем случае, требуемую длительность импульса устанавливают переключателем SA2.1 и резистором R3.

В приборе предусмотрена возможность использования в качестве выходного сигнала перепадов напряжения на выходах RS-триггера при нажатии на кнопку SB1 (шестое и седьмое положения переключателя SA3).

Налаживание генератора начинают с балансировки масштабного усилителя (DA2, VT7). Для этого переключатели SA1-SA3 устанавливают соответственно в положения «0,1. 1 кГц», «30. 1200 мс» и «1:1», включают питание и подстроечным резистором R31 добиваются нулевого напряжения на выходном гнезде XS1. Затем подстроечным резистором R19 устанавливают на выводе 7 микросхемы DD1 напряжение -2 В. а подстроечным резистором R33 — напряжение +3,2 В на ее выводе 14. После этого к выходу прибора подключают осциллограф, переводят переключатель SA2 в верхнее (по схеме) положение и теми же подстроечными резисторами R19, R33 добиваются того, чтобы прямоугольные импульсы на экране осциллографа стали симметричными (относительно уровня 0).

Далее переключатель SA2 устанавливают во второе (сверху) положение и, переместив движок резистора R1 в нижнее (по схеме) положение, подстроечным резистором R6 симметрируют сигнал треугольной формы. Симметрия последнего не должна нарушаться при переводе движка резистора R1 в другое крайнее положение. Отсутствия постоянной составляющей этого сигнала добиваются подстроечным резистором R17.

Нелинейные искажения синусоидального напряжения сводят к минимуму подстроечным резистором R16, установив переключатель SA2 в третье положение.

После этого движок переменного резистора R27 переводят в верхнее (по схеме) положение и подбирают резистор R29 до получения на выходе прибора напряжения 1В. Таких же напряжений прямоугольной и треугольной форм добиваются подбором резисторов R22 и R18.

В заключение подбирают конденсатор С8 до получения верхней граничной частоты генерируемых колебаний, равной 1 МГц.

Следует отметить, что при желании максимальную частоту генератора можно повысить до 2. 2,5 МГц. Для этого конденсатор С8 следует исключить, а сопротивление резистора R16 увеличить до 6,8. 10 кОм. Правда, при этом возникнут трудности с получением синусоидального сигнала, так как с увеличением сопротивления указанного резистора уменьшится амплитуда треугольного напряжения. Выход из положения — введение усилителя с линейной (в полосе частот 0. 3 МГц) АЧХ между интегратором и формирователем синусоидального напряжения.

А. ИШУТИНОВ, г. Свердловск, Радио №1, 1987 г., стр.56

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

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:
синусоидальный……………………………1,4 В;
прямоугольный……………………………..2,0 В;
треугольный………………………………. 2,0 В;
диапазоны частот:
0,1…1 Гц;
1…10 Гц;
10…100 Гц;
100…1000 Гц;
1…10 кГц;
10…100 кГц;
100…1000 кГц;
1…10 МГц;
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.

Читайте также  Зил 157 схема трансмиссии

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:

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.

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.

Генератор и приемник тональной частоты

Генератор ГПЗ частот; генератор частот модуляции; манипулятор; предварительный усилитель; регулятор выходного напряжения; выходной усилитель

Рис. 2.6. Генератор ГПЗ частот; генератор частот модуляции; манипулятор; предварительный усилитель; регулятор выходного напряжения; выходной усилитель.

Генератор несущей частоты 001включает в себя генератор 1 мГц с кварцевой стабилизацией GB и управляющие делители частоты D3—D10. Для формирования одного из сигналов несущей частоты следует установить перемычку между одним из выходов D3—D10 и минусом U у Настроечные перемычки показаны на рис. 2.6. Микросборка DD2 формирует частоты модуляции 8 и 12 Гц. Генератор частот модуляции включает в себя манипулятор, осуществляющий амплитудную манипуляцию на выходах 13 и 6, и управляемые делители частоты, которые в зависимости от перемычки между Fm8 или Fm12 и минусом ?/п1 формируют частоту модуляции 8 или 12 Гц.

Предварительный усилитель мощности, собранный на транзисторах VT2—VT5, служит для согласования выхода DD1 с регулятором выходного напряжения. Регулятор выходного напряжения включает резисторы R9—Rl 1 и обмотку трансформатора TV с выводами 1-3. Обмотка трансформатора TV подключается посредством внешних перемычек 83-72. Ручка резистора Rl 1 выведена на лицевую панель корпуса генератора. Для исключения самопроизвольного поворота ручки она фиксируется стопорным винтом. Резистором R11 обеспечивается величина выходного напряжения в пределах 1—6,4 В при модулированном сигнале. Трансформатор TV обеспечивает гальваническую развязку цепи регулятора от выходной цепи выходного усилителя. Для исключения искажения ам- плитудно-модулированного сигнала (AM сигнала) трансформатор настраивают на резонансную частоту с помощью цепи, состоящей из конденсатора С6 и резистора R15.

Выходной усилитель выполнен на двух каскадах VT6, VT7 и VT8, VT9 с общим коллектором. Усилитель обеспечивает усиление сигнала по току и возможность усиления по напряжению. Питание на усилитель подается внешними перемычками 3-4 и 51-61. Для контроля работы генератора на лицевой панели установлены светодиоды VD11 и VD6.

Ровное свечение VD11 указывает о наличии питания на выходном каскаде. Мигающее свечение VD6 с частотой модуляции — AM сигнала на выходе предварительного усилителя, непрерывное свечение — непрерывного сигнала несущей частоты, отсутствие свечения — неисправности или отсутствия питания. Внутри генератора установлены технологические контакты «а, в, с». Для работы выходного усилителя мощности ставят перемычки 83-72, 3-4, 51-61.

Выход генератора — выводы 2-52. Питание напряжением 35 В переменного тока частотой 50 Гц подается на выводы 41-43, а затем на выпрямитель, собранный по мостовой схеме. Узел питания выдает два напряжения: нестабилизированное ?/п1 — 20 В для питания транзисторов, стабилизированное Un2 — 9 В для питания микросхем.

Выпускается два типа генераторов с использованием несущих частот: первый тип — с использованием частот 420, 480, 580 Гц и второй тип — с использованием несущих частот 580, 720 и 780 Гц. В условном виде частоты обозначаются: 420 цифрой 8, 480 цифрой 9, 580 цифрой 11, для второго типа — 580 цифрой 11, 720 цифрой 13, 780 цифрой 15. Например: ГП-8, 9, 11; ГП-11, 13, 15.

Каждый генератор может быть настроен перемычками (табл. 2.4) только на одну несущую и одну частоту модуляции. Например: 420/8 или 420/12; 780/8 или 780/12 и т.д.

Перемычки ХР, определяющие частоту настройки

Генератор ГП4 используют для питания рельсовых цепей типа ТРЦ-4. ГП4 формирует частоты в диапазоне 4—6 кГц. Для посылки частоты в рельсовую цепь устанавливают внешние перемычки. Питающее напряжение и принцип работы ГП4 аналогичен ГПЗ. Выходное напряжение от 1 до 6 В снимается с выводов 32-52.

Блок путевого приемника (рис. 2.7) служит для приема AM сигнала от ГПЗ и возбуждения при свободной рельсовой цепи путевого реле, если напряжение на входе выше порогового значения. Приемники выпускаются десяти разновидностей, отличающихся несущей частотой и частотой модуляции. Например: ПП1-8/8, ПП1-8/12, ПП 1-9/12 и т.д. Первая цифра в обозначении указывает на номер принимаемой частоты, вторая — на частоту модуляции. Питание приемника составляет 17,5 В переменного тока частотой 50 Гц и подается на выводы 21-22. Приемник содержит следующие функциональные узлы:

  • — входной фильтр;
  • — демодулятор;
  • — амплитудный ограничитель;
  • — первый буферный каскад — усилитель тока;
  • — первый низкочастотный фильтр модулирующей частоты;
  • — второй буферный каскад;
  • — пороговое устройство;
  • — выходной усилитель;
  • — второй низкочастотный фильтр с выпрямителем;
  • — устройство индикации.

Защита входных цепей фильтра от перенапряжений при грозовых разрядах или влияния токов АЛС обеспечивается стабилитронами. Входной фильтр выделяет сигнал с заданной несущей частотой и подавляет сигналы других частот соседних каналов, сигналов АЛС и частот гармоник тягового тока. Входной фильтр представляет собой полосовой фильтр и выполнен на двух каскадно-соединенных системах, благодаря чему общая амплитудно-частотная характеристика входного фильтра полностью определяется АЧХ спаренных систем. Полоса пропускания фильтра составляет 24 Гц, а затухание по соседнему каналу 38 дБ. Входное сопротивление 120—160 Ом. Резистором R34 фильтра регулируют чувствительность приемника по напряжению модулированного сигнала на входе 11-43, которая должна составлять 0,35±0,03В.

Приемник ПП-1 ТРЦ-3

Рис. 2.7. Приемник ПП-1 ТРЦ-3

С выхода фильтра AM сигнал поступает на демодулятор, в котором выделяется низкочастотный сигнал с частотой модуляции. Амплитудный ограничитель служит для ограничения низкочастотного сигнала и защищает от перегрузки последующие каскады. Первый буферный каскад служит для усиления низкочастотного сигнала по току. Нагрузкой усилителя является низкочастотный промежуточный фильтр.

Через второй буферный каскад первого фильтра сигнал поступает на вход порогового элемента (симметричного триггера). Если на входе путевого приемника присутствует сигнал по уровню равный или больше порога чувствительности приемника, то триггер формирует сигналы прямоугольной формы с частотой модуляции. Напряжение на входе первого фильтра частоты модуляции может превышать чувствительность приемника только в 1,5—2 раза. С симметричного триггера сигнал поступает на вход выходного усилителя. Двухкаскадный усилитель предназначен для питания путевого реле. Первый каскад работает в режиме усиления, второй — в режиме ключа. К выходу усилителя подключается второй фильтр частоты модуляции, который обеспечивает гальваническую развязку цепей питания усилителя от цепи питания реле и исключает возбуждение реле при повреждениях в узле питания. Сигнал с выхода второго фильтра поступает на выпрямитель, а затем на обмотку путевого реле.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: