+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Генератор низкой частоты

Простая схема генератора низкой частоты, которую легко собрать своими руками

Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“

В данной статье на сайте Радиолюбитель, мы рассмотрим очередную простую радиолюбительскую схемугенератор низкой частоты.

Для качественного налаживания, ремонта или разработки аудиотехники просто необходим хороший генератор синусоидального напряжения с минимальным коэффициентом гармоник. Низкочастотный генератор имеет следующие характеристики:
диапазоны частот – 20-200 Гц, 200-2000 Гц, 2000-20000 Гц;
выходное напряжение на нагрузке 3 кОм – 3 вольта;
КНИ выходного сигнала не более – 0,08 (на частоте 1000 Гц – 0,03)

Генератор питается от сети через встроенный источник питания. Усилитель, на котором выполнен генератор, собран на операционном усилители А1.

Мост Вина образуют резисторы R1-R3 и конденсаторы С1-С6. Сдвоенный переменный резистор R1 служит для плавной установки частоты. Переключателем S1 переключаются конденсаторы моста Вина, и таким образом переключаются диапазоны установки частоты. Цепь стабилизации выходного напряжения образовано стабилитроном VD1 и четырьмя переключающими его полярность диодами, собранными на транзисторной сборке А2. Конечно можно использовать и отдельные диоды, но диоды даже одной партии могут существенно отличаться, что повлечет увеличение КНИ. Можно использовать диодную сборку с диодами, сделанными на одном кристалле, по тому, что тогда параметры диодов будут одинаковыми. Стабилитрон, коммутируемый транзисторной сборкой, входит в состав ООС операционного усилителя и регулирует ее глубину, не позволяя ограничиваться синусоидальному сигналу. В состав ООС также входят резисторы R5, R4 и конденсатор С7. Резистором R4 можно устанавливать глубину ООС (уровень выходного напряжения НЧ). Резистором R6 регулируют уровень выходного сигнала НЧ.
В генераторе можно использовать операционные усилители: КР140УД7, КР140УД708, КР140УД6, КР140УД608. Стабилитрон КС139 можно заменить на КС133А, диоды КД105 – любыми маломощными выпрямительными диодами. Трансформатор питания любой на 9-11 вольт. Переменные резисторы желательно использовать с линейным законом регулировки (СП-4 группы “А”). При отсутствии транзисторной сборки можно использовать диоды КД103, включив их вместо транзисторов сборки (катод вместо эмиттера, анод – вместо соединенных коллектора и базы). Но в этом случае КНИ может достигнуть 0,3%. Налаживание заключается в подстройке R4 так, чтобы при верхнем положении R7, получить выходное напряжение 3 вольта. Граидуровку шкалы R1 можно выполнить с использованием частотомера.



Генератор ЗЧ — Своими руками » Паятель.Ру


Обычно генератор ЗЧ строят на основе усилителя, охваченного цепью обратной связи. В генераторе гармонических колебаний эта цепь должна быть частотно избирательной. По этому чаще всего применяют мост Вина и двойной Т-мост.
Для получения минимального коэффициента нелинейных искажений элементы моста подбираются с особой тщательностью, а если генератор перестраиваемый, задача еще больше усложняется, нужно сохранить баланс во всем диапазоне частот.


Реально достигнуть коэффициент нелинейных искажений менее 0,1% в таких схемах не удается.

Однако, существует схема синусоидального генератора, обеспечивающего очень малые нелинейные искажения при использовании элементов с обычным классом точности. Основой таких генераторов является дифференциальный усилитель (рисунок 1А). Его коэффициент передачи можно рассчитать по формуле:

В этом случае коэффициент передачи может изменяться от -1 до +1. В таком каскаде можно регулировать амплитуду сигнала и инвертировать его фазу.

В генераторе синусоидальных колебаний на рабочей частоте должны выполняться условия баланса амплитуд и фаз. Коэффициент передачи всего контура положительной обратной связи должен быть равен единице, а фазовый сдвиг на частоте генерации должен быть кратен 360°.

Таким образом, генератор должен содержать регулируемый каскад, обеспечивающий требуемые амплитудные соотношения, а также один или несколько каскадов, обеспечивающих необходимый фазовый сдвиг.

В качестве фазовращателя с частотно-зависимым фазовым сдвигом можно использовать этот дифференциальный усилитель, если сопротивление R3 заменить реактивным элементом, например конденсатором (рисунок 1Б). Коэффициент передачи такого усилителя при R1=R2 равен 1, а фазовый сдвиг ф определяется выражением:

Поскольку на рабочей частоте сдвиг равен 90°, в генераторе включают последовательно два фазовращателя и инвертирующий каскад с коэффициентом передачи, равном 1. Для стабилизации выходного напряжения в инвертирующий каскад вводят элемент, чувствительный к изменению амплитуды выходного сигнала. Им может быть полевой транзистор, включенный как показано на рисунке 1В.

Так как каскад должен быть инвертирующим, сопротивление канала транзистора во всем диапазоне регулирования должно быть меньше сопротивления R3.

Рис.2
Практическая схема генератора, построенного на основе вышеизложенных принципов, показана на рисунке 2. Его рабочий диапазон 50гц..20000гц. Частоту перестраивают сдвоенным переменным резистором, при этом нет необходимости в переключениях поддиапазонов.

Выходное напряжение генератора 1В, при этом напряжение на конденсаторе С7 приблизительно равно 1.4В, и в результате сопротивление канала транзистора около 1 кОм, что значительно меньше сопротивления R10. Выходной сигнал можно снимать или непосредственно с выхода ОУ или через выходной делитель. Номинальное выходное напряжение можно установить подстроенным резистором R9.

Генератор имеет коэффициент нелинейных искажений на частоте 300 гц не более 0,045%, на частоте 10000 гц не более 0,03%. Нестабильность амплитуды во всем диапазоне (50…20000гц) не превышает 0,2дб. При необходимости амплитуду выходного напряжения на высоких частотах корректируют подбором конденсатора С5 (0-30 пф).

Схема генератора низких частот » Схемы электронных устройств

При ремонте и налаживании низкочастотной аппаратуры и логических схем желательно иметь под рукой генератор прямоугольных импульсов низкой частоты, частоту и амплитуду которых можно регулировать в широких пределах. На рисунке приводится схема такого генератора. Частоту вырабатываемых им импульсов можно плавно регулировать от 10 Гц до 10 кГц, а амплитуду от логического уровня до нескольких милливольт. Схема представляет собой обычный несимметричный RC-мультивибратор на логических элементах микросхемы К561ЛЕ5 (или К561ЛА7, значения не имеет).
Частота от 10Гц до 10 кГц регулируется переменным резистором R2 за один проход (один диапазон).

Это усложняет точность установки частоты, но данный прибор и не предназначен для генерации точной частоты. Его задача в проверке прохождения сигнала через каскады или элементы схемы.

С выхода мультивибратора импульсы поступают на буфер, собранный на двух инверторах D1.3 и D1.4, включенных параллельно. Выходные цепи переключаются миниатюрным галетным переключателем S1. В крайне верхнем (по схеме) положении на выход импульсы поступают непосредственно с выходов элементов D1.3 и D1.4.

Этот режим подходит для проверки логических схем, так как импульсы имеют логический уровень. При проверке логических схем желательно питать пробник от источника питания проверяемой схемы, при этом логический уровень выхода пробника будет соответствовать логическому уровню проверяемой схемы.

Для этого выключатель — переключатель питания S2 устанавливают в показанное на схеме положение, и подают внешнее питание (допустимые пределы от 5 до 15V). В среднем положении S2 питание выключено, а в нижнем — от девятивольтовой батареи.

В остальных положениях S1 пробник применяется для проверки низкочастотных трактов аналоговых схем. Уровень регулируется переменным резистором R3 «Амплитуда». В зависимости от положения S1 можно выбрать выходной уровень без деления (х1), а так же пониженный в 10 раз (х0,1) и в сто раз (х0,01), с разделительным конденсатором на выходе — х1(С), х0,1(С), х0,01(С), или без разделительного конденсатора (х1,х0,1,х0,01).

Ступенчатый делитель амплитуды выходного сигнала сделан на резисторах R4-R6, плавный — на резисторе R3. Практически, пользуясь этими органами управления, можно изменять размах от 8,5V до 5-10 mV.

Прибор собран в полукруглом школьном пенале. Органы управления установлены на его плоской стороне. Выходные контакты сделаны в виде щупа — иглы и провода с крокодилом для подключения к общему проводу исследуемой схемы. Для внешнего питания — гнезда, к которым можно подключить два провода со штекерами и крокодилами.

S1 — миниатюрный галетный переключатель на восемь положений (используется только семь). S2 — микротумблер — переключатель с нейтральным положением. Переменные резисторы группы «А» (линейная зависимость).

Если прибор собран без ошибок и из исправных деталей, — работает сразу после первого включения. При желании можно точно установить границы перестройки частоты подбором R1 и С1.

Простые транзисторные генераторы интересных звуков схемы. Простейший генератор звуковой частоты. RC и LC генераторы синусоидальные

Это очень простой самодельный звуковой генератор для тренировки . Принцип работы конструкции довольно прост: схема устроена так, что при замыкании контакта напряжения, раздается звуковой сигнал.

Схема устройства

Изначально использовалась схема карманной сигнализации, но немного переделав получился отличный звуковой генератор.

Шлейф не нужен — не ставим его. Клеммы для подключения телеграфного ключа соединяются где стоял выключатель (в конструкции выключатель стоит в батарейном отсеке). На транзисторах VT1, VT2 собран мультивибратор. При замыкании ключа (телеграфного) схема замыкается и раздается сигнал (так как шлейф отсутствует). Элементы смонтированы на стеклотекстолите 1-1,5 мм.

Тут использованы транзисторы МП41 (можно МП25, МП42, МП40 или более современные похожей структуры). Резисторы типа MLT. Конденсатор керамический К10.

Динамик использован с платы компьютера, но можно использовать любой другой с сопротивлением 50-200 Ом. Выключатели подойдут абсолютно любые.

Источник питания — гальванический элемент (АА) 1.5 В. Подойдут батареи из двух или трех элементов, так как от этого зависит громкость сигнала.

Частота подбирается с помощью конденсатора. Потребляемый ток: 1-2 мкА (дежурный) и 20 мкА (рабочий).

Генераторы низкой частоты (ГНЧ) используют для получения незатухающих периодических колебаний электрического тока в диапазоне частот от долей Гц до десятков кГц. Такие генераторы, как правило, представляют собой усилители, охваченные положительной обратной связью (рис. 11.7,11.8) через фазосдви-гающие цепочки. Для осуществления этой связи и для возбуждения генератора необходимы следующие условия: сигнал с выхода усилителя должен поступать на вход со сдвигом по фазе 360 градусов (или кратном ему, т.е. О, 720, 1080 и т.д. градусов), а сам усилитель должен иметь некоторый запас коэффициента усиления, KycMIN. Поскольку условие оптимального сдвига фаз для возникновения генерации может выполняться только на одной частоте, именно на этой частоте и возбуждается усилитель с положительной обратной связью.

Для сдвига сигнала по фазе используют RC- и LC-цепи, кроме того, сам усилитель вносит в сигнал фазовый сдвиг. Для получения положительной обратной связи в генераторах (рис.

11.1, 11.7, 11.9) использован двойной Т-образный RC-мост; в генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) — мост Вина; в генераторах (рис. 11.3 — 11.6, 11.11 — 11.15) — фазосдвигающие RC-це-почки. В генераторах с RC-цепочками число звеньев может быть достаточно большим. На практике же для упрощения схемы число не превышает двух, трех.

Расчетные формулы и соотношения для определения основных характеристик RC-генераторов сигналов синусоидальной формы приведены в таблице 11.1. Для простоты расчета и упрощения подбора деталей использованы элементы с одинаковыми номиналами. Для вычисления частоты генерации (в Гц) в формулы подставляют значения сопротивлений, выраженные в Омах, емкостей — в Фарадах. Для примера, определим частоту генерации RC-генератора с использованием трехзвенной RC-це-пи положительной обратной связи (рис. 11.5). При R=8,2 кОм; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) рабочая частота генератора будет равна 9326 Гц.

Таблица 11.1

Для того чтобы соотношение резистивно-емкостных элементов генераторов соответствовало расчетным значениям, крайне желательно, чтобы входные и выходные цепи усилителя, охваченного петлей положительной обратной связи, не шунтировали эти элементы, не влияли на их величину. В этой связи для построения генераторных схем целесообразно использовать каскады усиления, имеющие высокое входное и низкое выходное сопротивления.

На рис. 11.7, 11.9 приведены «теоретическая» и несложная практическая схемы генераторов с использованием двойного Т-моста в цепи положительной обратной связи.

Генераторы с мостом Вина показаны на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. В качестве УНЧ использован двухкаскадный усилитель. Амплитуду выходного сигнала можно регулировать потенциометром R6. Если требуется создать генератор с мостом Вина, перестраиваемый по частоте, последовательно с резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включают сдвоенный потенциометр. Частотой такого генератора можно также управлять, заменив конденсаторы С1 и С2 (рис. 11.2, 11.8) на сдвоенный конденсатор переменной емкости. Поскольку максимальная емкость такого конденсатора редко превышает 500 пФ, удается перестраивать частоту генерации только в области достаточно высоких частот (десятки, сотни кГц). Стабильность частоты генерации в этом диапазоне невысока.

На практике для изменения частоты генерации подобных устройств часто используют переключаемые наборы конденсаторов или резисторов, а во входных цепях применяют полевые транзисторы. Во всех приводимых схемах отсутствуют элементы стабилизации выходного напряжения (для упрощения), хотя для генераторов, работающих на одной частоте или в узком диапазоне ее перестройки, их использование не обязательно.

Схемы генераторов синусоидальных сигналов с использованием трехзвенных фазосдвигающих RC-цепочек (рис. 11.3)

показаны на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) работает на частоте 400 Гц [Р 4/80-43]. Каждый из элементов трехзвен-ной фазосдвигающей RC-цепочки вносит фазовый сдвиг на 60 градусов, при четырехзвенной — 45 градусов. Однокаскадный усилитель (рис. 11.12), выполненный по схеме с общим эмиттером, вносит необходимый для возникновения генерации фазовый сдвиг на 180 градусов. Заметим, что генератор по схеме на рис. 11.12 работоспособен при использовании транзистора с высоким коэффициентом передачи по току (обычно свыше 45. ..60). При значительном снижении напряжения питания и неоптимальном выборе элементов для задания режима транзистора по постоянному току генерация сорвется.

Звуковые генераторы (рис. 11.13 — 11.15) близки по построению к генераторам с фазосдвигающими RC-цепочками [Рл 10/96-27]. Однако за счет использования индуктивности (телефонный капсюль ТК-67 или ТМ-2В) вместо одного из ре-зистивных элементов фазосдвигающей цепочки, они работают с меньшим числом элементов и в большем диапазоне изменения напряжения питания.

Так, звуковой генератор (рис. 11.13) работоспособен при изменении напряжения питания в пределах 1…15 В (потребляемый ток 2…60 мА). При этом частота генерации изменяется от 1 кГц (ипит=1,5 В) до 1,3 кГц при 15 В.

Звуковой индикатор с внешним управлением (рис. 11.14) также работает при 1)пит=1…15 В; включение/выключение генератора производится подачей на его вход логических уровней единицы/нуля, которые также должны быть в пределах 1. ..15 В.

Звуковой генератор может быть выполнен и по другой схеме (рис. 11.15). Частота его генерации меняется от 740 Гц (ток потребления 1,2 мА, напряжение питания 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА и 15 В). Более стабильна частота генерации при изменении напряжения питания в пределах 3…11 В — она составляет 1,7 кГц± 1%. Фактически этот генератор выполнен уже не на RC-, а на LC-эле-ментах, причем, в качестве индуктивности используется обмотка телефонного капсюля.

Низкочастотный генератор синусоидальных колебаний (рис. 11.16) собран по характерной для LC-генераторов схеме «емкостной трехточки». Отличие заключается в том, что в качестве индуктивности использована катушка телефонного капсюля, а резонансная частота находится в диапазоне звуковых колебаний за счет подбора емкостных элементов схемы.

Другой низкочастотный LC-генератор, выполненный по каскодной схеме, показан на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. В качестве индуктивности можно воспользоваться универсальной или стирающей головками от магнитофонов, обмотками дросселей или трансформаторов.

RC-генератор (рис. 11.18) реализован на полевых транзисторах [Рл 10/96-27]. Подобная схема используется обычно при построении высокостабильных LC-генераторов. Генерация возникает уже при напряжении питания, превышающем 1 В. При изменении напряжения с 2 до 10 6 частота генерации понижается с 1,1 кГц до 660 Гц, а потребляемый ток увеличивается, соответственно, с 4 до 11 мА. Импульсы частотой от единиц Гц до 70 кГц и выше могут быть получены изменением емкости конденсатора С1 (от 150 пФ до 10 мкФ) и сопротивления резистора R2.

Представленные выше звуковые генераторы могут быть использованы в качестве экономичных индикаторов состояния (включено/выключено) узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, в частности, светоизлучающих диодов, для замены или дублирования световой индикации, для аварийной и тревожной индикации и т.д.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Радиолюбителям необходимо получать различные радиосигналы. Для этого необходимо наличие нч и вч генератора. Зачастую такой тип приборов называют генератор на транзисторе за его конструктивную особенность.

Дополнительная информация. Генератор тока – это автоколебательное устройство, созданное и используемое для появления электрической энергии в сети или преобразования одного вида энергии в другой с заданной эффективностью.

Автоколебательные транзисторные приборы

Генератор на транзисторе разделяют на несколько видов:

  • по частотному диапазону выдаваемого сигнала;
  • по типу выдаваемого сигнала;
  • по алгоритму действия.

Частотный диапазон принято подразделять на следующие группы:

  • 30 Гц-300 кГц – низкий диапазон, обозначается нч;
  • 300 кГц-3 МГц – средний диапазон, обозначается сч;
  • 3-300 МГц – высокий диапазон, обозначается вч;
  • более 300 МГц – сверхвысокий диапазон, обозначается свч.

Так подразделяют диапазоны радиолюбители. Для звуковых частот используют промежуток 16 Гц-22 кГц и тоже делят его на низкие, средние и высокие группы. Эти частоты присутствуют в любом бытовом приёмнике звука.

Следующее разделение – по виду выдаваемого сигнала:

  • синусоидальный – происходит выдача сигнала по синусоиде;
  • функциональный – на выходе у сигналов появляется специально заданная форма, например, прямоугольная или треугольная;
  • генератор шума – на выходе наблюдается равномерный диапазон частот; диапазоны могут быть различны, в зависимости от нужд потребителя.

Транзисторные усилители различаются по алгоритму действия:

  • RC – основная область применения – низкий диапазон и звуковые частоты;
  • LC – основная область применения – высокие частоты;
  • Блокинг-генератор – используется для производства сигналов-импульсов с большой скважностью.

Изображение на электрических схемах

Для начала рассмотрим получение синусоидального типа сигнала. Самый известный генератор на транзисторе такого типа – генератор колебаний Колпитца. Это задающий генератор с одной индуктивностью и двумя последовательно соединёнными ёмкостями. С помощью него производится генерация требуемых частот. Оставшиеся элементы обеспечивают требуемый режим работы транзистора на постоянном токе.

Дополнительная информация. Эдвин Генри Колпитц – руководитель отдела инноваций «Вестерн Электрик» в начале прошлого века. Был пионером в разработке усилителей сигнала. Впервые произвёл радиотелефон, позволяющий разговаривать через Атлантику.

Также широко известен задающий генератор колебаний Хартли. Он, как и схема Колпитца, достаточно прост в сборке, однако требуется индуктивность с отводом. В схеме Хартли один конденсатор и две последовательно соединённые катушки индуктивности производят генерацию. Также в схеме присутствует дополнительная ёмкость для получения плюсовой обратной связи.

Основная область применения вышеописанных приборов – средние и высокие частоты. Используют для получения несущих частот, а также для генерации электрических колебаний малой мощности. Принимающие устройства бытовых радиостанций также используют генераторы колебаний.

Все перечисленные области применения не терпят нестабильного приёма. Для этого в схему вводят ещё один элемент – кварцевый резонатор автоколебаний. В этом случае точность высокочастотного генератора становится практически эталонной. Она достигает миллионных долей процента. В принимающих устройствах радиоприёмников для стабилизации приёма применяют исключительно кварц.

Что касается низкочастотных и звуковых генераторов, то здесь есть очень серьёзная проблема. Для увеличения точности настройки требуется увеличение индуктивности. Но увеличение индуктивности ведёт к нарастанию размеров катушки, что сильно сказывается на габаритах приёмника. Поэтому была разработана альтернативная схема генератора Колпитца – генератор низких частот Пирса. В ней индуктивность отсутствует, а на её месте применён кварцевый резонатор автоколебаний. Кроме того, кварцевый резонатор позволяет отсечь верхний предел колебаний.

В такой схеме ёмкость не даёт постоянной составляющей базового смещения транзистора дойти до резонатора. Здесь могут формироваться сигналы до 20-25 МГц, в том числе звуковые.

Производительность всех рассмотренных устройств зависит от резонансных свойств системы, состоящей из емкостей и индуктивностей. Отсюда следует, что частота будет определена заводскими характеристиками конденсаторов и катушек.

Важно! Транзистор – это элемент, произведённый из полупроводника. Имеет три вывода и способен от поданного входного сигнала небольшой величины управлять большим током на выходе. Мощность элементов бывает разная. Используется для усиления и коммутации электрических сигналов.

Дополнительная информация. Презентация первого транзистора была проведена в 1947 г. Его производная – полевой транзистор, появился в 1953г. В 1956г. за изобретение биполярного транзистора была вручена Нобелевская премия в области физики. К 80-м годам прошлого века электронные лампы были полностью вытеснены из радиоэлектроники.

Функциональный транзисторный генератор

Функциональные генераторы на транзисторах автоколебания изобретены для производства методично повторяющихся сигналов-импульсов заданной формы. Форма их задаётся функцией (название всей группы подобных генераторов появилось вследствие этого).

Различают три основных вида импульсов:

  • прямоугольные;
  • треугольные;
  • пилообразные.

Как пример простейшего нч производителя прямоугольных сигналов зачастую приводится мультивибратор. У него самая простая схема для сборки своими руками. Часто с её реализации начинают радио электронщики. Главная особенность – отсутствие строгих требований к номиналам и форме транзисторов. Это происходит из-за того, что скважность в мультивибраторе определяется емкостями и сопротивлениями в электрической цепи транзисторов. Частота на мультивибраторе находится в диапазоне от 1 Гц до нескольких десятков кГц. Высокочастотные колебания здесь организовать невозможно.

Получение пилообразных и треугольных сигналов происходит путём добавления в типовую схему с прямоугольными импульсами на выходе дополнительной цепочки. В зависимости от характеристик этой дополнительной цепочки, прямоугольные импульсы преобразуются в треугольные или пилообразные.

Блокинг-генератор

По своей сути, является усилителем, собранным на базе транзисторов, расположенных в один каскад. Область применения узка – источник внушительных, но скоротечных по времени (продолжительность от тысячных долей до нескольких десятков мкс) сигналов-импульсов с большой индуктивной плюсовой обратной связью. Скважность – больше 10 и может доходить до нескольких десятков тысяч в относительных величинах. Наблюдается серьезная резкость фронтов, по своей форме практически не отличающихся от геометрически правильных прямоугольников. Применяются в экранах электронно-лучевых приборов (кинескоп, осциллограф).

Генераторы импульсов на полевых транзисторах

Главное отличие полевых транзисторов – сопротивление на входе соизмеримо с сопротивлением электронных ламп. Схемы Колпитца и Хартли можно собирать и на полевых транзисторах, только катушки и конденсаторы необходимо подбирать с соответствующими техническими характеристиками. В противном случае генераторы на полевых транзисторах работать не будут.

Цепи, задающие частоту, подчиняются таким же законам. Для производства высокочастотных импульсов лучше приспособлен обычный прибор, собранный с использованием полевых транзисторов. Полевой транзистор не шунтирует индуктивность в схемах, поэтому генераторы вч сигнала работают более стабильно.

Регенераторы

LC-контур у генератора можно заменить путём добавления активного и отрицательного резистора. Это регенеративный путь получения усилителя. Такая схема обладает положительной обратной связью. Благодаря этому происходит компенсация потерь в колебательном контуре. Описанный контур называется регенерированным.

Генератор шума

Главное отличие – равномерная характеристика нч и вч частот в требуемом диапазоне. Это означает, что амплитудная характеристика всех частот этого диапазона не будет отличаться. Используются преимущественно в аппаратуре для измерений и в военной отрасли (особенно самолёто,- и ракетостроении). Кроме того, применяют для восприятия звука человеческим ухом – так называемый «серый» шум.

Простой звуковой генератор своими руками

Рассмотрим простейший пример – ревун. Понадобятся всего четыре элемента: плёночный конденсатор, 2 биполярных транзистора и резистор для подстройки. Нагрузкой будет электромагнитный излучатель. Для питания устройства достаточно простой батарейки на 9В. Работа схемы проста: резистор задаёт смещение на базу транзистора. Через конденсатор происходит обратная связь. Резистор для подстройки изменяет частоту. Нагрузка должна быть с высоким сопротивлением.

При всём многообразии типов, размеров и форм исполнения рассмотренных элементов мощных транзисторов для сверхвысоких частот до сих пор не придумано. Поэтому генераторы на транзисторах автоколебания применяют в основном для нч и вч диапазонов.

Видео

В данной статье описывается простой генератор звуковых частот, проще говоря — пищалка. Схема простая и состоит всего из 5 элементов, если не считать батарейку и кнопку.

Описание схемы:
R1 задает смещение на базу VT1. А с помощью C1 осуществляется обратная связь. Динамик является нагрузкой VT2.

Сборка:
Итак, нам понадобится:
1) Комплементарная пара из 2х транзисторов, то есть один NPN и один PNP. Подойдут практически любые маломощные, например КТ315 и КТ361 . Я использовал то, что было под рукой — BC33740 и BC32740.
2) Конденсатор 10-100нФ, я использовал 47нФ (маркировка 473).
3) Подстроечный резистор около 100-200 кОм
4) Любой маломощный динамик. Можно использовать наушники.
5) Батарейка. Можно практически любую. Пальчиковую, или крону, разница будет только в частоте генерации и мощности.
6) Небольшой кусок фольгированного стеклотекстолита, если планируется делать все на плате.
7) Кнопка или тумблер. Мной была использована кнопка из китайской лазерной указки.

Итак. Все детали собраны. Приступаем к изготовлению платы. Я сделал простенькую плату поверхностного монтажа механическим путем (то есть при помощи резака).

Итак, все готово к сборке.

Сначала монтируем основные компоненты.

Потом впаиваем провода питания, батарейку с кнопкой и динамик.

На видео показана работа схемы от 1.5В батарейки. Подстроечный резистор меняет частоту генерации

Список радиоэлементов
Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
VT1 Биполярный транзистор

КТ315Б

1 В блокнот
VT2 Биполярный транзистор

КТ361Б

1 В блокнот
C1 Конденсатор 10-100нФ 1 В блокнот
R1 Резистор 1-200 кОм 1

В ремонтной и любительской практике для быстрой проверки исправности высокочастотных, низкочастотных радиотехнических цепей и дли обнаружения неисправностей в телевизорах, радиоприемниках н другой аппаратуре можно использовать следующие приборы.

Генератор-пробник на одном транзисторе предназначен для быстрой проверки каскадов усилителей или радиоприемников. Принципиальная схема генератора-пробника изображена на рис. 1. Он вырабатывает импульсное напряжение с амплитудой, достаточной для проверки предоконечных и входных каскадов усиления низкочастотных конструкций.

Рис. 1. Генератор-пробник на одном транзисторе.

Помимо основной частоты на выходе пробника будет большое количество гармоник, что позволяет пользоваться им и для проверки высокочастотных каскадов — усилителей промежуточной и высокой частоты, гетеродинов, преобразователей.

Генерация возникает за счет сильной положительной обратной связи между коллекторной и базовой цепями транзистора. Снимаемый с базовой обмотки трансформатора Тр1 сигнал подается через конденсатор С1 на потенциометр R1, регулирующий выходное напряжение пробника.

Трансформатор намотан на небольшом отрезке ферритового стержня. Обмотка I содержит 2000 витков провода ПЭЛ 0,07, а обмотка II — 400 витков провода ПЭЛ 0,1.

Транзистор типа МП39—МП42. Батарея питания — элемент «332» напряжением 1,5 В или малогабаритный аккумулятор.

Пробник собирается в небольшом футляре (рис. 1б). Для подключения к шасси или общему проводу проверяемой конструкции выводится гибкий монтажный провод с зажимом «крокодил» на конце.

В качестве металлического щупа используется медицинская игла от шприца «Рекорд». На торце футляра устанавливается потенциометр, на ручке которого нанесена риска, позволяющая судить о выходном сигнале.

Генератор-пробник на двух транзисторах без трансформатора

Генератор-пробник на двух транзисторах без трансформатора вырабатывает прямоугольные импульсы и позволяет проверять все каскады усилителя или радиоприемника.

Рис. 2. Генератор-пробник на двух транзисторах.

Причем частоту колебаний можно изменять емкостью конденсатора С1: с увеличением емкости частота понижается. А изменение сопротивления резисторов влияет на форму выходных колебаний: с увеличением R2 и уменьшением R3 нетрудно добиться синусоидальных колебаний на выходе и превратить таким образом пробник в звуковой генератор с фиксированной частотой. Транзисторы, батарея питания и внешнее оформление такие же, как и в генераторе-пробнике на одном транзисторе.

Щуп-генератор радиолюбительский предназначен для проверки исправности высокочастотных и низкочастотных радиотехнических цепей бытовой аппаратуры (радиоприемники, телевизоры, магнитофоны). Принципиальная схема щупа изображена на рис. 3.

Представляет собой мультивибратор, собранный на транзисторах Т1, Т2. Снимаемый сигнал прямоугольной формы, частота колебаний порядка 1000 Гц, амплитуда импульсов не менее 0,5 В. Щуп-генератор собран в пластмассовом корпусе, длина щупа вместе с иглой 166 мм, диаметр корпуса 18 мм.

Питание от одного элемента «316» напряжением 1,5 В. Для включения щупа-генератора необходимо нажать кнопку и острием щупа коснуться проверяемого каскада прибора. Каскады рекомендуется проверять последовательно, начиная от входного устройства.

Рис. 3. Щуп-генератор радиолюбительский.

При исправности проверяемого каскада на выходе будет прослушиваться характерный звук (динамик, телефон) или полоса (кинескоп).

При проверке приборов, не имеющих на выходе динамика или кинескопа, индикатором могут служить высокоомные головные телефоны типа ТОН-2. Категорически запрещается проверять цепи с напряжением выше 250 В. При проверке цепей касаться руками корпуса проверяемого прибора запрещается.

Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в ТВ

Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в телевизорах, радиоприемниках и другой бытовой радиоаппаратуре посредством прослушивания звука в динамике проверяемого устройства, наблюдения изображения на экране телевизора или подключения на выход проверяемого устройства другого индикатора (вольтметр, головные телефоны, осциллограф и т. п.).

Прибор позволяет проверять в телевизорах: сквозной канал, канал изображения, канал звука, цепи синхронизации, линейность кадровой развертки; в радиоприемниках: сквозной тракт, канал УПЧ, детектора и УНЧ.

Прибор представляет собой генератор сигнала сложной формы. Низкочастотная составляющая сигнала имеет частоту повторения 200— 850 Гц. Высокочастотная составляющая имеет частоту 5—7 МГц. Указанный сигнал позволяет получать 2—20 горизонтальных полос на экране телевизора и звук в динамике.

Рис. 4. Малогабаритный прибор для обнаружения неисправностей в телевизорах.

Напряжение сигнала на выходе прибора регулируется потенциометром. Прибор питается от батареи «Крона-ВЦ». Потребляемый ток не более 3 мА.

Габаритные размеры прибора без гибкого вывода не более 245 X X 35 X 28 мм. Длина гибкого вывода не менее 500 мм. Масса прибора не более 150 г.

Электрическая схема прибора изображена иа рис. 4, а. Генератор с прерывистым возбуждением выполнен на транзисторе Т1 по схеме с общей базой.

Прерывистое возбуждение генератора обеспечивает наличие в цепи эмиттера цепочки R3, С4. Сигнал на эмиттере транзистора 77 складывается из прерывистого высокочастотного напряжения и напряжения заряда и разряда конденсатора С4.

На транзисторе Т2 выполнен эмиттерный повторитель, служащий для повышения стабильности работы генератора и уменьшения входного сопротивления прибора. Регулировка выходного уровня сигнала производится с помощью потенциометра R5.

Корпус прибора выполнен в виде двух разъемных крышек, изготовленных из ударопрочного полистирола (рис. 4,6). Крышки соединяются с помощью винта и наконечника, который также используется для подключения прибора к проверяемому устройству. В корпусе размещается плата прибора и батарея питания «Крона-ВЦ». К шасси проверяемого устройства прибор подключается зажимом типа «крокодил».

Для определения неисправности усилительных трактов схему проверяют покаскадно, начиная с конца проверяемого тракта. Для этого на вход каскада подают сигнал касанием наконечника прибора, при этом отсутствие сигнала на индикаторе (экран телевизора, динамик, вольтметр, осциллограф, головные телефоны и т. д.) будет свидетельствовать о неисправности каскада.

Для определения нелинейности изображения по вертикали необходимо: получить изображение горизонтальных полос; измерить минимальное и максимальное расстояние между двумя соседними полосами; определить нелинейность по вертикали по формуле:

где Н — нелийность, %; Iмакс — максимальное расстояние между полосами; Iмнннм — минимальное расстояние между полосами. Об устойчивости синхронизации изображения судят по устойчивости горизонтальных полос на экране телевизора.

Следует иметь в виду, что прибор рассчитан на подключение к точкам электрических схем, напряжение которых не превышает 250 В относительно корпуса. Под напряжением понимается сумма постоянного и импульсного напряжений, действующих в схеме.

Простой звуковой генератор — RadioRadar

Простой генератор звуковой частоты собрать совсем несложно. Пригодиться он может для проведения тестирования любых звуковых цепей, к примеру, самодельной аппаратуры, или для игровых/обучающих целей («just-for-fun»). Звук, который будет издавать такой генератор – в большинстве случаев писк. Поэтому такой прибор еще часто называют «пищалкой».

Собрать «пищалку» можно несколькими способами. Опишем два самых простых.

 

Способ 1 — аналоговый

Схема выглядит так:

Рис. 1. Схема звукового генератора

 

Требуемые инструменты и материалы:

  • Материал для платы – подойдет небольшой кусок фольгированного текстолита. 
  • Резак.
  • 2 комплементарных транзистора типа NPN и PNP. Мощность должна быть совсем небольшой. Примеры таких пар: 2SA1908 — 2SC5100; BD241C -пара BD242C; BC33740 и BC32740 и т.п.
  • Конденсатор емкостью от 10 до 100 фарад.
  • Маломощный динамик – новый или от любой техники, к примеру, от накладных наушников или слабеньких колонок.
  • Кнопка (можно использовать тумблер) – подойдет любая, от фонарика, испорченного джойстика и даже старого тетриса.
  • Батарейка – крона или пальчиковая. От мощности батарейки будет зависеть мощность генератора.
  • Подстроечный резистор номиналом не более 100-200 кОм.

Первым делом готовим плату – резаком проделываем на ней горизонтальные прорези так, чтобы полученные участки с проводником выполняли роль дорожек, как при травлении. Как альтернативу можно использовать макетную плату (она тоже не требует работы с реагентами, краской и т.п.).

Бывалые радиолюбители определенно смогут собрать такую схему даже без плат, путем простой пайки деталей между собой на весу (в этом случае лучше всего использовать в качестве соединителей провода в изоляционной оплетке).

Компоненты монтируются в любом удобном вам порядке.

Переменный резистор позволит вам «поиграться» с «пищалкой», меняя частоту генерации в определённых пределах (для более сложной генерации звуковых колебаний проектируются более сложные схемы).

Итоговый вариант может выглядеть так.

Рис. 2. Звуковой генератор в сборе

 

Если в доступе есть двубазовый транзистор (например, как КТ117), то схема становится еще проще.

Рис. 3. Схема с двубазовым транзистором

 

Способ 1.1 – расширенный для дверного звонка

Если конечной целью использования генератора звука является функционал дверного звонка, то при минимальном количестве исходных элементов можно получить «трели канарейки», собрав схему ниже.

Рис. 4. Схема звукового генератора

 

Даже ее можно спаять «на весу» без использования печатной или макетной платы.

 

Способ 2 — с использованием микросхем («цифровой»)

Как бы это ни казалось странным, но простой звуковой генератор можно сделать и из микросхем.

В качестве «простой» микросхемы можно использовать К155ЛА3 (как аналог К555ЛА3 или другие, работающие по логике двух «и-не»).

Фактически, схема представляет собой слегка переделанный генератор тактовых импульсов (ГТИ). Итоговая схема выглядит следующим образом.

Рис. 5. Итоговая схема

 

Частоты звуковых колебаний здесь могут подстраиваться резистором R1 (второй регулирует величину выходного сигнала) в пределах 500 Гц – 5 кГц.

Все указанные логические элементы (DD1.1-DD1.4) фактически представлены в одном корпусе микросхемы, то есть для сборки вам понадобится только 4 детали (микросхема, 2 резистора и конденсатор).

 

Способ 2.1 – «странные звуки»

На базе все той же микросхемы, можно сгенерировать целую «какофонию» звуков. Это может быть и мычание быка, и кваканье, и мяуканье, и даже «уканье» кукушки.

Схема будет иметь следующий вид.

Рис. 6. Схема звукового генератора

 

Добавляются несколько резисторов и транзистор. Получается своего рода симбиоз аналоговой и цифровой схемы.

В качестве микросхемы здесь используется К176ЛА7, однако могут подойти и другие аналоги (например, из серии К561).

Автор: RadioRadar

Генератор тока высокой частоты своими руками. Простой широкополосный генератор сигналов вч

Недавно мне принесли в ремонт генератор ГУК-1 . Что бы потом не думалось, сразу заменил все электролиты. О чудо! Все заработало. Генератор еще советских времен, а отношение у коммунистов к радиолюбителям было такое Х… , что вспоминать не охота.

Вот отсюда и генератор желал бы быть получше. Конечно самое главное неудобство, это установка частоты высокочастотного генератора. Хоть бы, какой ни будь простенький верньер поставили, поэтому пришлось добавить дополнительный подстроечный конденсатор с воздушным диэлектриком (Фото1). По правде сказать я очень не удачно выбрал для его место, надо было бы чуть-чуть сместить. Я думаю вы это учтете.

Что бы поставить ручку, пришлось удлинить ось триммера, кусок медной проволоки диаметром 3мм. Конденсатор подключается параллельно основному КПЕ или непосредственно, или через «растягивающий» конденсатор, что еще больше увеличивает плавность настройки генератора ВЧ. Для кучи заменил и выходные разъемы – родные уже все раздрыгались. На этом ремонт закончился. От куда схема генератора я не узнал, но похоже, что все соответствует. Возможно она пригодится и вам.
Схема генератора универсального комбинированного – ГУК-1 приведена на рисунке 1. В состав прибора входят два генератора, низкочастотный генератор и генератор ВЧ.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1. Диапазон частот ВЧ генератора от 150 кГц до 28 мГц перекрывается пятью поддиапазонами со следующими частотами:
1 поддиапазон 150 — 340 кГц
II 340 — 800 кГц
III 800 — 1800 кГц
IV 4,0 — 10,2 мГц
V 10,2 — 28,0 мГц

2. Погрешность установки ВЧ не более ±5%.
3. Генератор ВЧ обеспечивает плавную регулировку выходного напряжения от 0,05 мВ до 0,1 В.
4. Генератор обеспечивает следующие виды работ:
а) непрерывная генерация;
б) внутренняя амплитудная модуляция синусоидальным напряжением с частотой 1кГц.
5. Глубина модуляции не менее 30%.
6. Выходное сопротивление ВЧ генератора не более 200 Ом.
7. НЧ генератор генерирует 5 фиксированных частот: 100 Гц, 500 Гц, 1кГц, 5кГц, 15кГц.
8. Допустимое отклонение частоты НЧ генератора не более ±10%.
9. Выходное сопротивление НЧ генератора не более 600 Ом.
10. Выходное напряжение НЧ плавно регулируется от 0 до 0.5 В.
11. Время самопрогрева прибора — 10 минут.
12. Питание прибора осуществляется от батареи «Крона» напряжением 9 В.

ГЕНЕРАТОР НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ


Генератор НЧ собран на транзисторах VT1 и VT3. Положительная обратная связь, необходимая для возникновения генерации снимается с резистора R10 и подается в цепь базы транзистора VT1 через конденсатор С1 и соответствующую фазосдвигающую цепочку, выбранную переключателем В1 (например С2,С3,С12.). Один их резисторов в цепочке – подстроечный (R13), с помощью которого можно подстраивать частоту генерации низкочастотного сигнала. Резистором R6 устанавливается начальное смещение на базе транзистора VT1. На транзисторе VT2 собрана схема стабилизации амплитуды генерируемых колебаний. Выходное напряжение синусоидальной формы через С1 и R1 подается на переменный резистор R8, который является регуляторов выходного сигнала НЧ генератора и регулятором глубины амплитудной модуляции ВЧ генератора.

ГЕНЕРАТОР ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

ВЧ генератор реализован на транзисторах VT5 и VT6. С выхода генератора через С26 сигнал подается на усилитель собранный на транзисторах VT7 и VT8. На транзисторах VT4 и VT9 собран модулятор ВЧ сигнала. Эти же транзисторы используются в схеме стабилизации амплитуды выходного сигнала. Не плохо бы для этого генератора изготовить аттенюатор, или Т, или П типа. Рассчитать такие аттенюаторы можно с помощью соответствующих калькуляторов для расчета и . Вот вроде и все. До свидания. К.В.Ю.

Скачать схему.

Рисунок печатной платы генератора ВЧ

Рисунок в формате LAY любезно предоставил Игорь Рожков, за что я ему выражаю благодарность за себя и за тех, кому этот рисунок пригодится.

В приведенном архиве размещен файл Игоря Рожкова к промышленному радиолюбительском генератору, имеющему пять диапазонов ВЧ — ГУК-1. Плата приведена в формате *.lay и содержит доработку схемы (шестой переключатель на диапазон 1,8 — 4 МГц), ранее опубликованную в журнале Радио 1982, № 5, с.55
Скачать рисунок печатной платы.

Доработка генератора ГУК-1

FM модуляция в генераторе ГУК-1.

Еще одна идея модернизации генератора ГУК-1 , я ее не пробовал, потому, как у меня собственного генератора нет, но по идее все должно работать. Эта доработка позволяет настраивать узлы, как приемной, так и передающей аппаратуры, работающей с применением частотной модуляции, например радиостанций СВ диапазона. И, что не маловажно, с помощью резистора Rп можно подстраивать несущую частоту. Напряжение, которое используется для смещения варикапов должно быть обязательно стабилизированным. Для этих целей можно использовать однокристальные трехвыводные стабилизаторы на напряжение 5В и небольшим падением напряжения на самом стабилизаторе. В крайнем случае можно собрать параметрический стабилизатор, состоящий из резистора и стабилитрона КС156А. Прикинем величину резистора в цепи стабилитрона. Ток стабилизации КС156А лежит в пределах от 3ма до 55ма. Выберем начальный ток стабилитрона 20ма. Значит при напряжении питания 9В и напряжении стабилизации стабилитрона 5.6В, на резисторе при токе в 20ма должно упасть 9 — 5,6 = 3,4В. R = U/I = 3,4/0,02 = 170 Ом. При необходимости величину резистора можно изменить. Глубина модуляции регулируется все тем же переменным резистором R8 — регулятор выходного напряжения НЧ. При необходимости изменить пределы регулировки глубины модуляции, можно подобрать номинал резистора R*.

Генераторы ВЧ

Итак, самый главный блок любого передатчика – это генератор. От того, насколько стабильно и точно работает генератор, зависит, сможет ли кто-то поймать переданный сигнал и нормально его принимать.

В нашем ненаглядном Интернете валяется просто уйма различных схем жучков, в которых используются различные генераторы. Сейчас мы немного классифицируем эту уйму.

Номиналы деталей всех приведенных схем рассчитаны с учетом того, что рабочая частота схемы составляет 60…110 МГц (то есть, перекрывает наш любимый УКВ-диапазон).

«Классика жанра».

Транзистор включен по схеме с общей базой. Резисторный делитель напряжения R1- R2 создает на базе смещение рабочей точки. Конденсатор C3 шунтирует R2 по высокой частоте.

R3 включен в эмиттерную цепь для ограничения тока протекающего через транзистор.

Конденсатор C1 и катушка L1 образуют частотозадающий колебательный контур.

Кондер C2 обеспечивает положительную обратную связь (ПОС), необходимую для генерации.

Механизм генерации

Упрощенно схему можно представить так:

Вместо транзистора мы ставим некий «элемент с отрицательным сопротивлением». По сути – усилительный элемент. То есть, ток на его выходе больше, чем ток на входе (так вот хитро).

К входу этого элемента подключен колебательный контур. С выхода элемента на этот же колебательный контур подана обратная связь (через кондер C2). Таким образом, когда на входе элемента ток увеличивается (происходит перезарядка контурного конденсатора), увеличивается ток и на выходе. Через обратную связь, он подается обратно на колебательный контур – происходит «подпитка». В результате, в контуре устаканиваются незатухающие колебания.

Все оказалось проще пареной репы (как всегда).

Разновидности

В безбрежном инете можно еще встретить такую реализацию этого же генератора:

Схема называется «емкостная трехточка». Принцип работы – тот же.

Во всех этих схемах сгенерированный сигнал можно снимать либо непосредственно с коллектора VT 1, либо использовать для этого катушку связи, связанную с контурной катушкой.

Эту схему выбираю я, и советую вам.

R1 – ограничивает ток генератора,

R2 – задает смещение базы,

C1, L1 – колебательный контур,

C2 – кондер ПОС

Катушка L1 имеет отвод, к которому подключен эмиттер транзистора. Этот отвод должен быть расположен не ровно посередине, а ближе к «холодному» концу катушки (то есть тому, который соединен с проводом питания). Кроме того, можно вообще не делать отвод, а намотать дополнительную катушку, то есть – сделать трансформатор:

Эти схемы идентичны.

Механизм генерации:

Для понимания того, как работает такой генератор, давайте рассмотрим именно вторую схему. При этом, левая (по схеме) обмотка будет вторичной, правая – первичной.

Когда на верхней обкладке C1 увеличивается напряжение (то есть, ток во вторичной обмотке течет «вверх»), то на базу транзистора через конденсатор обратной связи C2 подается открывающий импульс. Это приводит к тому, что транзистор подает на первичную обмотку ток, этот ток вызывает увеличение тока во вторичной обмотке. Происходит подпитка энергией. В-общем – то, все тоже довольно просто.

Разновидности.

Мое небольшое ноу-хау: можно поставить между общим и базой диод:

Сигнал во всех этих схемах снимаем с эмиттера транзистора либо через дополнительную катушку связи непосредственно с контура.

Двухтактный генератор для ленивых

Самая простая схема генератора, какую только мне приходилось когда-либо видеть:

В этой схеме легко улавливается схожесть с мультивибратором. Я вам скажу больше – это и есть мультивибратор. Только вместо цепочек задержки на конденсаторе и резисторе (RC-цепи), здесь используются катушки индуктивности. Резистор R1 устанавливает ток через транзисторы. Кроме того, без него генерация просто-напросто, не пойдет.

Механизм генерации:

Допустим, VT1 открывается, через L1 течет коллекторный ток VT1. Соответственно, VT2 закрыт, через L2 течет открывающий базовай ток VT1. Но поскольку сопротивление катушек раз в 100…1000 меньше сопротивления резистора R1, то к моменту полного открытия транзистора, напряжение на них падает до очень маленького значения, и транзистор закрывается. Но! Поскольку до закрытия транзистора, через L1 тек большой коллекторный ток, то в момент закрытия происходит выброс напряжения (ЭДС самоиндукции), который подается на базу VT2 открывает его. Все начинается по новой, только с другим плечом генератора. И так далее…

Этот генератор имеет только один плюс – простота изготовления. Остальные – минусы.

Поскольку в нем отсутствует четкое времязадающее звено (колебательный контур или RC-цепь), то частоту такого генератора рассчитать весьма сложно. Она будет зависеть от свойств применяемых транзисторов, от напряжения питания, от температуры и т.д. Во-общем, в серьезных вещах этот генератор лучше не использовать. Однако, в диапазоне СВЧ его применяют довольно часто.

Двухтактный генератор для трудолюбивых

Другой генератор, который мы рассмотрим – тоже двухтактный. Однако, он содержит колебательный контур, что делает его параметры более стабильными и прогнозируемыми. Хотя, по сути, он тоже довольно прост.

Что мы здесь видим?

Видим колебательный контур L1 C1,
А дальше видим каждой твари по паре:
Два транзистора: VT1, VT2
Два конденсатора обратной связи: С2, С3
Два резистора смещения: R1, R2

Опытный глаз (да и не сильно опытный), обнаружит и в этой схеме схожесть с мультивибратором. Ну что же – оно так и есть!

Чем примечательна данная схема? Да тем, что ввиду использования двухтактного включения, она позволяет развивать двойную мощность, по сравнению со схемами 1-тактных генераторов, при том же напряжении питания и при условии применения тех же транзисторов. Во как! Ну, в общем, у нее почти нет недостатков:)

Механизм генерации

При перезаряде конденсатора в одну или другую сторону, через один из конденсаторов обратной связи поступает ток на соответствующий транзистор. Транзистор открывается, и добавляет энергию в «нужном» направлении. Вот и вся премудрость.

Особо изощренных вариантов исполнения этой схемы я не встречал…

Теперь немного креатива.

Генератор на логических элементах

Если использование транзисторов в генераторе кажется вам несовременным или громоздким или недопустимым по религиозным соображениям – выход есть! Можно использовать вместо транзисторов микросхемы. Обычно используется логика: элементы НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, реже – Исключающее ИЛИ. Вообще говоря, нужны только элементы НЕ, остальное – излишества, только лишь ухудшающие скоростные параметры генератора.

Видим страшную схему.

Квадратики с дырочкой в правом боку – это инвертеры. Ну или – «элементы НЕ». Дырочка как раз указывает на то, что сигнал инвертируется.

Что такое элемент НЕ с точки зрения банальной эрудиции? Ну, то есть, с точки зрения аналоговой техники? Правильно, это усилитель с обратным выходом. То есть, при увеличении напряжения на входе усилителя, напряжение на выходе пропорционально уменьшается . Схему инвертера можно изобразить примерно так (упрощенно):

Это конечно, слишком просто. Но доля правды в этом есть.
Впрочем, нам пока что это не столь важно.

Итак, смотрим схему генератора. Имеем:

Два инвертера (DD1.1, DD1.2)

Резистор R1

Колебательный контур L1 C1

Заметьте, что колебательный контур в этой схеме – последовательный. То есть, конденсатор и катушка стоят друг за другом. Но это – все равно колебательный контур, он рассчитывается по тем же формулам, и ничуть ни хуже (и не лучше) своего параллельного собрата.

Начнем сначала. Зачем нам нужен резистор?

Резистор создает отрицательную обратную связь (ООС) между выходом и входом элемента DD1.1. Это надо для того, чтобы держать под контролем коэффициент усиления – это раз, а также – чтоб создать на входе элемента начальное смещение – это два. Как это работает, подробно мы рассмотрим где-нибудь в обучалке по аналоговой технике. Пока что уясним, что благодаря этому резистору, на выходе и входе элемента, в отсутствие входного сигнала, устаканивается напряжение, равное половине напряжения питания. Точнее – среднему арифметическому напряжений логических «нуля» и «единицы». Не будем пока на этом заморачиваться, у нас еще много дел…

Итак, на одном элементе мы получили инвертирующий усилитель. То есть, усилитель, который «переворачивает» сигнал вверх ногами: если на входе много – на выходе мало, и наоборот. Второй элемент служит для того, чтобы сделать этот усилитель неинвертирующим. То есть, он переворачивает сигнал еще раз. И в таком виде, усиленный сигнал подается на выход, на колебательный контур.

А ну-ка, смотрим внимательно на колебательный контур? Как он включен? Правильно! Он включен между выходом и входом усилителя. То есть, он создает положительную обратную связь (ПОС). Как мы уже знаем из рассмотрения предыдущих генераторов, ПОС нужна для генератора, как валерьянка для кота. Без ПОС ни один генератор не сможет что? Правильно – возбудиться. И начать генерацию…

Все наверно знают такую вещь: если к входу усилителя подключить микрофон, к выходу – динамик, то при поднесении микрофона к динамику, начинается противный «свист». Это – ни что иное как генерация. Мы же подаем сигнал с выхода усилителя на вход. Возникает ПОС. Как следствие, усилитель начинает генерить.

Ну, короче, посредством LC -цепочки в нашем генераторе создается ПОС, приводящая к возбуждению генератора на резонансной частоте колебательного контура.

Ну что, сложно?
Если (сложно)
{
чешем (репу) ;
читаем еще раз;
}

Теперь поговорим о разновидностях подобных генераторов.

Во-первых, вместо колебательного контура, можно включить кварц. Получится стабилизированный генератор, работающий на частоте кварца:

Если в цепь ОС элемента DD1.1 включить вместо резистора колебательный контур – можно завести генератор на гармониках кварца. Для получения какой-либо гармоники, нужно, чтобы резонансная частота контура была близка к частоте этой гармоники:

Предлагаемый высокочастотный генератор сигналов привлекает простотой конструкции и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения в широкой полосе частот.

Общеизвестны требования, предъявляемые к широкополосному генератору сигналов. В первую очередь, это достаточно малая величина выходного сопротивления, позволяющая согласовать его выход с волновым сопротивлением коаксиального кабеля (обычно 50 Ом), и наличие автоматической регулировки амплитуды выходного напряжения, поддерживающей его уровень практически постоянным независимо от изменения частоты выходного сигнала. Для диапазона СВЧ (выше 30 МГц) большое значение имеют простая и надежная коммутация диапазонов, а также рациональная конструкция генератора.

Высокочастотный сигнал с генератора через конденсатор С4 поступает на затвор полевого транзистора VT3. Этим обеспечивается почти идеальная развязка нагрузки и генератора. Для установки напряжения смещения транзисторов VT3 и VT4 служат резисторы R7, R8, а токовый режим каскада определяют резисторы R12 — R 14. Для увеличения степени развязки выходное высокочастотное напряжение снимается с коллекторной цепи VT4.

Для стабилизации уровня сигнал ВЧ через конденсатор С9 подводится к выпрямителю с удвоением напряжения, выполненного на элементах VD1, VD2, С10, С11, R15. Пропорциональное амплитуде выходного сигнала выпрямленное напряжение дополнительно усиливается в цепи управления на VT5 и VT6. При отсутствии сигнала ВЧ транзистор VT6 полностью открыт; при этом к задающему генератору поступает максимальное напряжение питания. В результате облегчаются условия самовозбуждения генератора и в начальный момент устанавливается большая амплитуда его колебаний. Но это напряжение ВЧ через выпрямитель открывает VT5, при этом напряжение на базе VT6 увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения питания генератора и в конечном счете к стабилизации амплитуды его колебаний. Равновесное состояние устанавливается при амплитуде сигнала ВЧ на коллекторе VT4 несколько выше 400 мВ.

Переменный резистор R17 (показан как потенциометр) в действительности представляет собой ВЧ аттенюатор и при отсутствии нагрузки на его выходе максимальное напряжение достигает четверти входного, т.е. 100 мВ. При нагрузке коаксиального кабеля на сопротивление 50 Ом (что является необходимым для его согласования в частотном диапазоне от 50 до 160 МГц и выше) на выходе генератора устанавливается напряжение ВЧ около 50 мВ, которое регулировкой аттенюатора может быть уменьшено до необходимого уровня.

В качестве регулятора R17 в схеме генератора был использован 50-омный аттенюатор фирмы Prech. Если для некоторых конкретных применений не требуется регулировки уровня выходного напряжения, аттенюатор R17 может быть заменен фиксированным резистором с сопротивлением 50 Ом.

Однако и в этом случае сохраняется возможность регулировки уровня напряжения ВЧ в некоторых пределах: с этой целью конденсатор С9 присоединяют не к коллектору VT4, а к его эмиттеру, при этом приходится учитывать небольшое изменение (уменьшение) уровня сигнала на высших частотах рабочего диапазона. Тогда нагрузку для VT4 образуют аттенюатор R17 и резисторы R11, R12. Увеличение амплитуды выходного высокочастотного напряжения может быть достигнуто замыканием резистора R11 проволочной перемычкой, если же требуется уменьшить амплитуду выходного напряжения, то резистор R11 оставляют в устройстве, а конденсаторы С7, С8 выпаивают. Еще большее уменьшение уровня выходного сигнала может быть получено снижением величины сопротивления R17, но в этом случае уже не будет согласования с кабелем, а на частотах выше 50 МГц это недопустимо!

Все детали генератора расположены на печатной плате небольших размеров. Катушки индуктивности генератора L1 — L3 намотаны на каркасах диаметром 7,5 мм. Их индуктивности подстраивают ферритовыми сердечниками с малыми потерями, предназначенными для работы в диапазоне УКВ. Катушка L3 имеет 62 витка, L2 — 15 и L1 — 5 витков провода ПЭЛ 0,2 (намотка всех катушек в один слой). Индуктивность WL1 выполнена в виде шлейфа, который одной своей стороной прикреплен к переключателю диапазонов, а другой — к конденсатору С1 переменной емкости. Размеры шлейфа приведены на рис. 2. Он выполнен из медного посеребренного провода диаметром 1,5 мм; для фиксации расстояний между его проводниками применяются три пластины из изоляционного материала с малыми потерями (например фторопласта), в которых просверлены по два отверстия диаметром 1,5 мм, находящиеся соответственно на расстоянии 10 и 2,5 мм (рис. 2).


Весь прибор размещают в металлическом корпусе размерами 45х120х75 мм. Если аттенюатор и ВЧ разъем установлены в корпусе на стороне, противоположной той, на которой находится печатная плата, то внутри корпуса прибора еще остается достаточно места для узлов блока питания: трансформатора питания мощностью 1 Вт с понижением напряжения сети до 15 В, выпрямительного моста и микросхемы 7812 (отечественный аналог- КР142ЕН8Б). В корпусе может быть размещен также миниатюрный частотомер с предварительным делителем частоты. При этом вход делителя следует подключить к коллектору VT4, а не к выходному разъему, что позволит производить отсчет частоты при любом напряжении ВЧ, снимаемом с аттенюатора R17.

Возможно изменение частотного диапазона прибора путем изменения индуктивности катушки контура или емкости конденсатора С1. При расширении частотного диапазона в сторону более высоких частот следует уменьшать потери контура настройки (применение в качестве С1 конденсатора с воздушным диэлектриком и керамической изоляцией, катушек индуктивности с малыми потерями). Кроме того, диоды VD1 и VD2 должны соответствовать этому расширенному диапазону частот, в противном случае с увеличением частоты выходное напряжение генератора будет увеличиваться, что объясняется уменьшением эффективности цепи стабилизации.

Для облегчения настройки параллельно С 1 подключают дополнительный переменный конденсатор малой емкости (электрический верньер) или же применяют механический верньер к конденсатору настройки с передаточным отношением 1:3 — 1:10.

От редакции. В этой конструкции транзисторы BF199 могут быть заменены отечественными — КТ339 с любым буквенным индексом, а при расширении диапазона генератора в сторону более высоких частот — КТ640, КТ642, КТ643. Вместо полевого транзистора BFW11 допустимо установить КП307Г или КП312, а вместо транзистора ВС252С подойдет КТ3107 с индексами Ж, И, К или Л. В качестве диодов можно применить детекторные диоды СВЧ, например, 2А201, 2А202А. Если же генератор работает на частотах, не превышающих 100 МГц, то могут быть использованы и диоды типа ГД507А (с коррекцией сопротивления резистора R11). Переключатель SA1 — ПГК. Мощность резисторов — 0,125 или 0,25 Вт.

Конденсатор С1 должен быть с воздушным диэлектриком и иметь керамическую или кварцевую изоляцию как статорных пластин от корпуса, так и роторных от оси; его максимальную емкость лучше ограничить 50 пф. Аттенюаторы типа, который применен в генераторе, нашей промышленностью не выпускаются. Вместо него допускается использовать плавный регулятор в цепи авторегулирования и обычный ступенчатый аттенюатор с П или Т-образными звеньями на выходе.

РадиоМир 2008 №9

Предлагаемый ВЧ-генератор является попыткой заменить громоздкий промышленный Г4-18А более малогабаритным и надёжным прибором. Обычно при ремонте и налаживании КВ-аппаратуры необходимо «уложить» КВ-диапазоны с помощью LC-контуров, проверить прохождение сигнала по ВЧ- и ПЧ-тракту, настроить отдельные контура в резонанс и т.д. Чувствительность, избирательность, динамический диапазон и другие важные параметры КВ-устройств определяются схемотехническими решениями, так что для домашней лаборатории не обязательно иметь многофункциональный и дорогой ВЧ-генератор. Если генератор имеет достаточно стабильную частоту с «чистой синусоидой», значит, он подходит радиолюбителю. Конечно, считаем, что в арсенал лаборатории также входят частотомер, ВЧ-вольтметр и тестер. К сожалению, большинство испробованных мной схем ВЧ-генераторов КВ-диапазона выдавало очень искажённую синусоиду, улучшить которую без неоправданного усложнения схемы не удавалось. ВЧ-генератор, собранный по приведённой на рис.1 схеме, зарекомендовал себя очень хорошо (получалась практически чистая синусоида во всём КВ-диапазоне). За основу взята схема из . В моей схеме вместо настройки контуров варикапом применён КПЕ, а индикаторная часть схемы не используется.

Рис.1 Схема ВЧ-генератора

В данной конструкции использован конденсатор переменной ёмкости типа КПВ-150 и малогабаритный переключатель диапазонов ПМ (11П1Н). С данным КПЕ (10…150 пФ) и катушками индуктивности L2…L5 перекрывается участок КВ-диапазона 1,7…30 МГц. По ходу работы над конструкцией были добавлены ещё три контура (L1, L6 и L7) на верхний и нижний участки диапазона. В экспериментах с КПЕ ёмкостью до 250 пФ весь КВ-диапазон перекрывался тремя контурами. ВЧ-генератор собран на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм и размерами 50×80 мм (рис.2). Дорожки и монтажные «пятачки» вырезаны ножом и резаком. Фольга вокруг деталей не удаляется, а используется вместо «земли». На рисунке печатной платы для наглядности эти участки фольги условно не показаны. Конечно, можно изготовить и печатную плату, приведённую в .


Рис.2 Плата

Вся конструкция генератора вместе с блоком питания (отдельная плата со стабилизатором напряжения на 9 В по любой схеме) размещена на дюралевом шасси и помещена в металлический корпус подходящих размеров. Я использовал кассету от старой аппаратуры с размерами 130x150x90 мм. На переднюю панель выводятся ручка переключателя диапазонов, ручка настройки КПЕ, малогабаритный ВЧ-разъём (50-Омный) и светодиодный индикатор включения в сеть. При необходимости можно установить регулятор выходного уровня (переменный резистор сопротивлением 430…510 Ом) и аттенюатор с дополнительным разъёмом, а также проградуированную шкалу. В качестве каркасов катушек контуров использованы унифицированные секционные каркасы СВ и ДВ диапазонов от устаревших радиоприёмников. Количество витков каждой катушки зависит от ёмкости используемого КПЕ и первоначально берется «с запасом». При налаживании («укладке» диапазонов) генератора часть витков отматывается. Контроль ведётся по частотомеру. Катушка индуктивности L7 имеет ферритовый сердечник М600-3 (НН) Ш2,8х14. Экраны на катушки контуров не устанавливаются. Намоточные данные катушек, границы поддиапазонов и выходные уровни ВЧ-генератора приведены в таблице.

№№ п/п Диапазон, МГц Катушка Количество витков Провод (диаметер, мм) Каркас, сердечник Выходной уровень, В
1 80…30 L1 5 ПЭВ-2 (1,0) Бескаркасная диаметром 6 мм. L=12 мм 0,4…0,6
2 31…16 L2 12 ПЭВ-2 (0,6) Керамический диаметром 6 мм, L=12 мм 1,1…1,2
3 18…8 L3 3×15 ПЭЛ (0,22) Унифицированный
3-секционный
1,5…1,6
4 8,1…3,6 L4 3×35 ПЭЛ (0,22) -=- 1,7…1,9
5 3,8…1,7 L5 3×55 ПЭЛ (0,22) -=- 1,9…2,0
6 1,75…0,75 L6 3×75 ПЭЛ (0,22) -=- 1,8…2,2
7 1,1…0,46 L7 4×90 ПЭЛ (0,15) Унифицированный
4-секционный
1,7…2,2

В схеме генератора, кроме указанных транзисторов, можно применить полевые КП303Е(Г), КП307 и биполярные ВЧ-транзисторы BF324, 25С9015, ВС557 и т.д. Блокировочные ёмкости желательно использовать импортные малогабаритные. Конденсатор связи С5 ёмкостью 4,7…6,8 пФ — типа КМ, КТ, КА с малыми потерями по ВЧ. В качестве КПЕ очень желательно использовать высококачественные (на шарикоподшипниках), однако они дефицитны. Более доступны регулировочные КПЕ типа КПВ с максимальной ёмкостью 80…150 пФ, но они легко ломаются и имеют заметный «гистерезис» при вращении вперёд и назад. Тем не менее, при жёстком монтаже, качественных деталях и прогреве генератора в течение 10…15 минут можно добиться «ухода» частоты не более 500 Гц в час на частотах 20…30 МГц (при стабильной температуре в помещении). Форма сигнала и выходной уровень изготовленного ВЧ генератора проверялись по осциллографу С1-64А. На заключительном этапе наладки все катушки индуктивности (кроме L1, которая припаяна одним концом к корпусу) закрепляются клеем вблизи переключателя диапазонов и КПЕ.

Литература:
1. Коротковолновый ГИР — Радио, 2006, №11, С.72.

А.ПЕРУЦКИЙ, г.Бендеры, Молдова.

Состоящем из 3.5 деталей и выдающем несколько ватт мощности на частоте в 400-500 мегагерц, достаточных для того, чтобы засвечивать газоразрядные приборы типа неонок, слегка обжигать пальцы и сообщать о себе частотомерам.

При наличии правильных транзисторов, понимания методик составления ВЧ плат и некотором везении можно значительно усилить эту конструкцию, подняв мощность до 40-50 ватт на той же частоте.

Транзисторы, которые работают на таких частотах и мощностях, уже значительно отличаются от привычных многим читателям моего скромного блога трёхногих TO-247, TO-220, и других корпусов, равно как и от «кирпичей». Форма их корпусирования в значительной степени диктуется поведением сигналов на высоких частотах. Обычно это квадрат или прямоугольник, характерного белого оттенка, с расположенными с двух или четырёх сторон позолоченными выводами довольно внушительной толщины. Стоят эти транзисторы также значительно дороже силовых инверторных, причём цена растёт пропорционально как мощности, так и частоте, и может доходить до сотен долларов за штуку и выше.

Для данной конструкции ВЧ транзистор с маркировкой MRF 6522- 70 был аккуратно выпаян из демонтированной платы GSM базовой станции. Как нетрудно заметить по даташиту, он может выдавать до 70 ватт на частоте в 900 мегагерц. Однако, для ввода его в такой режим необходимо довольно тщательно спроектировать плату — все эти характерные для высоких частот изгибы дорожек, гальванически никуда не подключенные куски фольги и прочие странные выверты, кажущиеся не особо осмысленными, но на деле влияющие на поведение сигнала, здесь уже совершенно необходимы. А на меньших мощностях и частотах на них можно забить и сделать плату банальным методом гравировки прорезей.

Принципиальных отличий конструкции от упоминавшегося выше нет. Разве что, в качестве резонатора взяты две медные полосы, определённой длины и размеров (расстояние между ними, их ширина и длина определяют L и С резонансного автогенераторного контура — они сами себе и индуктивность, и ёмкость).

Генератор потребляет по входу 18 вольт с током до 4 ампер, и довольно ощутимо разогревает радиатор. Принудительное охлаждение является совершенно необходимым для его работы, учитывая КПД в 50-60%. Кроме радиатора, довольно неплохо нагреваются пальцы, если поднести их поближе к медному резонатору. Принцип нагрева здесь тот же, что у продуктов в микроволновке (что убедительно опровергает бредни про резонансные явления в молекулах воды, которые якобы происходят на её рабочей частоте). Если поджечь факел на конце резонатора, то он успешно удерживается там продолжительное время — маленький светящийся шарик плазмы с размытыми краями, диаметром в 3-5 миллиметров.

Схема генератора прилагается:

Но самое интересное, ради чего я вообще начал всё это рассказывать, это явления, происходящие с разреженными газами на таких частотах. Поведение плазменного жгута начинает резко отличаться от стандартных изгибов, характерных для частот в десятки и сотни килогерц, использовавшиеся мною ранее (при работе с качером и т. д.). Довольно долго описывать при помощи текста все различия, достаточно просто посмотреть галерею изображений и приложенные видео. Наиболее интересным образом себя ведут, конечно, ксенон, криптон и их смеси с добавками. Поразительные сочетания оттенков, форм и движений создают ощущение, что в бутылке или колбе живое существо, приехавшее к нам прямиком из мифологии Лавкрафта или из чего-то подобного. Щупальца, присоски, резкие и в то же время плавные движения, зеленовато-призрачные оттенки как будто бы живая иллюстрация к рассказам о Ктулху и других жителях глубин.

Все четыре видео крайне заслуживают просмотра. Очень рекомендую.

Генератор НЧ на LM358

На половинке микросхемы LM358 можно собрать, практически, самую простую схему генератора прямоугольных импульсов, работающего в широком диапазоне частот. 

Микросхема LM358 выпускается в корпусе DIP-8 и содержит в себе два операционных усилителя (ОУ) . Для сборки генератора прямоугольных импульсов нам понадобится только 1 операционный усилитель. 

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема генератора прямоугольных импульсов на ОУ LM358.

На схеме генератора, см. рис. 1 резисторы R1 и R2 составляют делитель питающего напряжения и обеспечивают среднюю точку напряжения питания на входе + ОУ LM358. Резисторы R3 и R4 работают в цепи положительной и отрицательной обратной связи, соответственно. Конденсатор C1 задаёт частоту прямоугольных импульсов на выходе генератора. Таблица зависимости частоты колебаний генератора от ёмкости конденсатора C1 представлена в табл. 1.

Рис. 2. Осциллограмма, снятая на 1-ой ножке микросхемы LM358 (4-я ножка общий провод).

Рис. 3. Осциллограмма, снятая на 2-ой ножке микросхемы LM358 (4-я ножка общий провод).

C1 nF

F Hz

D %
1000  6 63
400 17 63
300 23 63
200 34 63
100 67 63
68 105 63
47 142 63
22 272 63
 15 393 63
10 660 63
6,8 980 63
4,7 886 63 
3,3 1040 62
1,5 2410 62
1 4560 61
0,68 5650 60
0,47  8270 59
0,33 10900 57
0,22 14400 55
0,15 17700 55
0,1 21200 56
0,082 25700 57
0,075 26000 57
0,068 28400 56
0,033 45800 52
0,01 210000 51

Табл. 1. Зависимость частоты и скважности на выходе генератора от ёмкости конденсатора С1. Без нагрузки D1.

Рис. 4. Макет генератора прямоугольных импульсов на ОУ LM358.

Низкозатратный функциональный генератор-усилитель DIY

Введение

Большинство функциональных генераторов способны работать только на пару сотен миллиампер, что нормально для большинства приложений. Если вам нужен больший выходной ток, вы можете выложить 400 долларов за профессиональный усилитель-генератор сигналов, или вы можете сделать то же самое, что и я, и собрать его вместе менее чем за 40 долларов.

Генератор сигналов — незаменимый инструмент для разработки и тестирования электронных устройств.Вы можете захотеть, чтобы ваш мог выдавать больше тока. Вы можете проверить свою конструкцию источника питания, подавая зашумленное напряжение питания, или вы можете посмотреть, как он справится с определенным количеством входных пульсаций. Если вы делаете это регулярно, возможно, вы захотите приобрести профессиональное оборудование. Но, если у вас ограниченный бюджет или такие вещи нужны только время от времени, продолжайте читать.

Предыстория

Когда я впервые начал изучать электронику в начальной школе, я мечтал построить все, что захочу.После покупки компонентов в единичном количестве у Digi-Key для моих первых нескольких проектов я получил печальный урок.

Практически всегда изготовление чего-либо самому обходится дороже, чем покупка готового продукта.

Именно тогда я написал Золотое правило Тима строительной электроники:

«Я не буду строить то, что можно купить, если мое не станет лучше или дешевле».

Итак, прежде чем приступить к этому проекту, я проверил, есть ли на рынке какие-нибудь недорогие устройства.Самым дешевым вариантом, который я смог найти, был Siglent SPA1010 по цене чуть меньше 400 долларов. Это устройство будет работать в большинстве случаев, но имеет максимальный выходной ток 1,1 А, что для меня было недостаточно.

Рисунок 1 — Siglent SPA 1010

Генератор сигналов-усилитель DIY

Не найдя недорогого варианта, я решил разработать свой собственный усилитель-генератор сигналов.

Я надеялся, что смогу разработать усилитель на базе мощного операционного усилителя.Поиск OP Amp с максимальной выходной мощностью на Digi-Key выявил OPA541 и OPA549.

OPA541 может обрабатывать шины +/- 35 В, тогда как OP549 может обрабатывать только шины +/- 30 В.

Поскольку Больше напряжения = больше лучше , я выбрал OPA541.

Мне понравился этот выбор, и я почувствовал себя еще лучше, когда услышал в их подкасте, что ребята из Macrofab разрабатывают источник питания, использующий тот же операционный усилитель. Теперь мне просто нужно было создать схему и развести печатную плату (с огромным радиатором) для работы с OPA541.

Подожди, Тим! Не забывай о своем золотом правиле!

Перед тем, как приступить к разработке, я решил посмотреть, есть ли какие-нибудь коммутационные платы для OPA541 (желательно с радиатором). У обычных подозреваемых (Adafrut, Sparkfun и т. Д.) Ничего найти не удалось, но кое-что я нашел на Aliexpress.

Как и большинство вещей на Aliexpress, это выглядело слишком хорошо, чтобы быть правдой. Я нашел коммутационную плату OPA541 с бесплатной доставкой за 35 долларов.Один только OPA541 стоит от Digi-Key почти 22 доллара в разовой партии. Итак, я заказал один и несколько кабелей SMA-BNC по 3 доллара каждый.

Рисунок 2 — OPA541 стоит почти 22 доллара в одиночном разряде

Рисунок 3 — Недорогие кабели SMA — BNC

Несколько недель спустя прибыло устройство и выглядело так, как было заявлено.

Как и ожидалось, к усилителю пришла нулевая документация.Схема выглядела простой, поэтому я знал, что могу ее реконструировать, если потребуется. Вместо этого я решил включить его и посмотреть, что произошло. Сразу стало очевидно, что он использовал емкостную связь по переменному току, потому что он только усиливал сигналы переменного тока, игнорируя любое применяемое смещение постоянного тока.

Мне нечего терять, и я отправил сообщение продавцу на Алиэкспресс с просьбой предоставить схему. Я получил ответ из одного слова «электронное письмо».

Я отправил ему свой адрес электронной почты, и он прислал мне ссылку и пароль на китайский сайт обмена файлами, который дал схему устройства в формате PDF.Потрясающие!


* Нажмите для увеличения

Я заметил, что значения для многих компонентов неверны, поэтому разметил схему, чтобы показать фактические значения. Схема немного запутана по моим меркам, но понять, как она работает, было несложно. Это двухкаскадный усилитель. Оба каскада настроены как неинвертирующие: первый имеет коэффициент усиления 3, а второй — коэффициент усиления 11, что дает общий коэффициент усиления 33.


* Нажмите для увеличения

Самая безумная вещь, которую я обнаружил на , заключалась в том, что операционный усилитель первой ступени — это OPA445, высоковольтный операционный усилитель, который стоит более 10 долларов в разовом количестве!

Это плюс OP541 (который стоит 21 доллар) означает, что я получил только чипы на 31 доллар за 35 долларов.Если предположить, что эти части законны, это хорошая сделка в моей книге. Даже если операционные усилители являются поддельными, печатная плата, радиатор и разъемы по-прежнему стоят 35 долларов, если учесть, что моей альтернативой было спроектировать и сделать свою собственную с нуля.


Рисунок 4 — Операционный усилитель для модуля OPA541

Ниже приведены сравнения запчастей из Китая и запчастей, приобретенных непосредственно у Digi-Key. Они не выглядят одинаково, поэтому я не уверен, подлинные ли детали из Китая.

Есть два варианта OPA541AP. Один имеет суффикс G3. Возможно, этим объясняется разница между пакетами.

Если кто-нибудь знает об этих микросхемах побольше, пишите в комментариях.

Чтобы устройство могло усиливать постоянный ток, я заменил C4 и C5 резисторами 0 Ом. См. Ниже, где я удалил C4, что позволило мне припаять на его место резистор 0 Ом.


Прочие изменения

Я изменил общее усиление на 10, чтобы упростить требуемые вычисления в уме.

Для изменения прироста сделал следующее:

  • R2 поменял на 10к. Поскольку R1 уже был 10 кОм, это установило усиление первого каскада на 2. [1 + 10 кОм / 10 кОм = 2]
  • R4 изменился на 2,55 кОм, а R7 изменился на 10,2 кОм, что установило усиление второй ступени на 5. [1 + 10,2 кОм / 2,55 кОм = 5]
  • Модернизировал основные конденсаторы марки Sanyo с помощью конденсаторов Panasonic с номиналом 63 В, потому что оригинальные конденсаторы были рассчитаны только на 35 В, несмотря на то, что схема требовала номинального напряжения 50 В.

Окончательная схема

Ниже представлена ​​окончательная схема, включающая все мои модификации.


* Нажмите для увеличения


Тестирование

После завершения модификаций пришло время проверить работоспособность.

Я подключил усилитель к нашему Rigol DP832 и настроил DP832 на подачу +/- 30 вольт, как показано на схеме ниже.

Для первого теста я подавал постоянный сигнал постоянного напряжения 2,5 В. Как и ожидалось, усилитель выдает постоянное напряжение 25 В благодаря нашему 10-кратному усилению. Мы подали выходной сигнал на нашу программируемую нагрузку BK Precision 8600 и установили ее на 2,9 А, что близко к максимуму 3 А для нашего блока питания Rigol DP832. Нам удалось получить более 72 Вт на программируемую нагрузку! Милая!

Наш блок питания работал почти на максимальной мощности 3 А и подавал 87.7 Вт. Поскольку он выдавал 87,7 Вт, а наша нагрузка — 72,3 Вт, усилитель рассеивал бы разницу между этими двумя значениями, или 15,4 Вт.

Тепловое изображение (и ожог на моей руке от прикосновения к OPA541) подтверждает, что усилитель нагревается.

Он стал горячим, но все еще работал ниже предела 125 ° C, как показано во фрагменте таблицы данных ниже:

Чтобы свести к минимуму рассеивание тепла, мы должны не забыть установить напряжение источника питания всего на несколько вольт выше желаемого максимального выходного напряжения усилителя.Это уменьшит дифференциал напряжения и, следовательно, уменьшит мощность, рассеиваемую усилителем.

Затем я последовательно подключил две автомобильные лампочки на 12 В, чтобы они действовали как нагрузка, и подключил наш дифференциальный осциллографический зонд через нагрузку.

Затем я подключил функциональный генератор и установил синусоидальную волну 1 кГц на 2,5 вольта от пика до пика.

Осциллограф показывает пик синусоидальной волны ~ 25 В на частоте 1 кГц, как и ожидалось.

Ниже приведено видео, показывающее ту же настройку, но с частотой 0,5 Гц.

Заключение

В целом я вполне доволен вложением в 40 долларов. Несколько недель ожидания с последующими несколькими минутами пайки стали отличным дополнением к испытательному стенду. Он пригодится для тестирования будущих электронных разработок.

Узнайте больше об услугах DMC по разработке и встроенному программированию или свяжитесь с нами, чтобы начать разработку работающего решения.

6 лучших проектов ультразвуковых схем для любителей и инженеров

В сообщении обсуждаются 6 очень полезных, но простых проектов схем ультразвукового передатчика и приемника, которые можно использовать для многих важных приложений, таких как ультразвуковое дистанционное управление, охранная сигнализация, электронные дверные замки и т. Д. прослушивание частот в ультразвуковом диапазоне, которые обычно не слышны человеческим ухом.

Введение

Многие коммерческие ультразвуковые устройства работают с заданной частотой и используют преобразователи, которые работают на пике или резонируют на определенной частоте.Ограниченная полоса пропускания и цена большинства таких преобразователей делают их непригодными для хобби и домашних хозяйств.

Но на самом деле это не проблема, поскольку практически любой пьезоэлектрический динамик можно использовать как ультразвуковой преобразователь для обоих, в виде устройства вывода передатчика, а также в качестве датчика приемника.

Хотя эффективность пьезо-динамиков нельзя сравнивать с эффективностью специализированного промышленного преобразователя, в качестве хобби и забавного проекта они могут отлично работать.Устройство, которое мы использовали с описанными ниже схемами, представляло собой 33/4-дюймовый пьезо-твитер, который можно купить в большинстве интернет-магазинов.

1) Простейший ультразвуковой генератор

Рис.1 Этот простой ультразвуковой генератор
может быть сконструирован без особого труда
и очень быстро.

Наша самая первая схема, показанная на приведенном выше рисунке, представляет собой ультразвуковой генератор, который использует хорошо известный таймер 555 IC в цепи мультивибратора с нестабильной регулируемой частотой. Конструкция выдает прямоугольный сигнал, который работает с R2 для настройки в диапазоне частот от 12 кГц до более 50 кГц.

Этот частотный диапазон можно легко настроить, изменив номинал конденсатора C1; использование меньшего значения приведет к увеличению диапазона, в то время как большее значение сделает диапазон намного меньше.

2) Ультразвуковой генератор с фиксированным рабочим циклом 50%

Следующий ультразвуковой генератор, показанный на приведенном выше рис. 2, использует 6 буферных затворов одной инвертирующей ИС буфера КМОП 4049.

Можно увидеть пару буферов, U1a и U1b, прикрепленных к цепи нестабильного генератора с переменной частотой, имеющей 50% -ный рабочий цикл, прямоугольный выходной сигнал.

Остальные 4 буфера подключены параллельно, чтобы улучшить выходной сигнал через подключенный пьезоэлемент. Этот намного лучший частотный диапазон ультразвукового генератора примерно аналогичен предыдущей версии IC 555. Однако основным преимуществом этой конструкции является ее точный 50% рабочий цикл во всем частотном диапазоне.

При этом частотный диапазон может быть увеличен за счет уменьшения значения конденсатора C1, а частота может быть уменьшена за счет использования более высоких значений для C1.Потенциометр 100 кОм вместе с резистором R3 фиксирует выходную частоту.

3) Ультразвуковой генератор с ФАПЧ

Точная и мощная схема ультразвукового генератора с использованием PLL LM567 IC и двухтактного выходного пьезодвигателя

ИС LM567 с фазовой автоподстройкой частоты (PLL) IC используется для генерации ультразвуковой частоты в нашей третьей концепции, что доказано в Рисунок 3 выше. Эта схема обеспечивает ряд функций лучше, чем две предыдущие ультразвуковые концепции.

Во-первых, встроенный в IC 567 генератор разработан для работы в невероятно широком спектре частот, от 1 Гц до 500 кГц.Форма выходного сигнала генератора на выводе 5 демонстрирует выдающуюся симметрию во всем диапазоне рабочих характеристик.

Генератор дополнительно дает увеличенный выходной сигнал по сравнению с двумя другими схемами по той причине, что выходной сигнал очень близко соответствует импедансу пьезо-твитера (SPKR1).

Выходной сигнал схемы можно настроить в диапазоне от 10 кГц до более 100 кГц, используя потенциометр R5. Транзистор Q1 подключен как схема общего коллектора, чтобы держать выход 567 в стороне, а также управлять схемой выходного усилителя, созданной с использованием транзисторов Q2 и Q3.Схема может быть преобразована в ультразвуковой передатчик непрерывного сигнала, разорвав соединение контакта 7 ИС и вставив ключ переключателя последовательно.

В этом случае вам потребуется какой-либо ультразвуковой приемник, чтобы слышать сигналы; и это именно то, что мы собираемся обсудить в нашей следующей схеме.

4) Схемы ультразвукового приемника

Этот настраиваемый ультразвуковой приемник IC 567 может быть сопряжен с описанным в
ультразвуковым передатчиком LM 567 для достижения наилучших результатов.

Схема ультразвукового приемника, использующая микросхему 567 PLL с возможностью настройки частоты, показана на приведенной выше диаграмме.Схема настраиваемого генератора IC идентична предыдущей схеме генератора и обрабатывает точно такой же диапазон частот. Светодиод расположен на контакте 8 детектора ИС, который быстро указывает обнаруженные сигналы.

Транзистор Q1 предназначен для усиления мельчайших ультразвуковых сигналов, обнаруживаемых пьезоустройством, и передачи их на систему ФАПЧ.

Как тестировать

Чтобы проверить работу ультразвука, включите схему ультразвукового генератора IC 567 и перемещайте пьезоэлектрический преобразователь по всей площади.Начиная с минимальной настройки, постепенно настраивайте R5 до тех пор, пока вы не перестанете ничего слышать из динамика. Это должно зафиксировать выходную частоту схемы примерно на 16 и 20 кГц, в зависимости от чувствительности вашего уха к высокой частоте.

Теперь включите цепь ультразвукового приемника и расположите пьезоэлектрический преобразователь на расстоянии примерно 12 дюймов от динамика генератора, хотя и направляя его в том же направлении. Отрегулируйте приемник через R5, начиная с точки минимальной частоты (которая соответствует максимальному диапазону сопротивления потенциометра), и постепенно увеличивайте частоту до тех пор, пока не увидите, что светодиод приемника просто загорается.

Если вы видите, что приемник не реагирует на выходные сигналы передатчика, попробуйте точно навести пьезоэлемент приемника на динамик генератора и продолжайте делать это постоянно. Как только приемник обнаружит сигнал и загорится светодиод, отодвиньте два пьезоэлектрических преобразователя Tx / Rx как минимум на десять футов и снова начните точную настройку.

Как только вы обнаружите, что все работает удовлетворительно, вы можете использовать подключенный к передатчику телеграфный ключ (опционально на контакте 7) и проверить реакцию светодиода на приемнике.

Светодиод должен реагировать на это миганием в виде точек и тире, как при нажатии вами с помощью кнопки телеграфа. Дополнительным применением этого ультразвукового генератора / приемника может быть простой датчик охранной сигнализации.

Подключите реле 5 В к контакту 8 LM567 приемника и положительному полюсу батареи. Разместите пьезоустройства Tx и Rx на расстоянии примерно 30 см друг от друга и сфокусируйте их на одном и том же пути, но на расстоянии от ближайших объектов.

Если человек идет в непосредственной близости от пары динамиков и перед ними, ультразвуковая частота будет отражаться обратно, вызывая включение реле приемника.Выходные контакты реле могут использоваться для включения устройства сигнализации или сирены.

5) Схема высокочувствительного ультразвукового приемника

Последняя конструкция схемы ультразвукового приемника на самом деле представляет собой чрезвычайно чувствительный ультразвуковой приемник, который может легко улавливать практически все, что находится в ультразвуковом диапазоне частот. Вы, возможно, сможете послушать насекомых, сообщения летучих мышей, двигатели и т. Д .; идея также может быть использована в сочетании с описанными выше ультразвуковыми генераторами для разработки высококачественных ультразвуковых систем.

Конструкция работает по принципу прямого преобразования. Транзисторы Q1 и Q2 усиливают ультразвуковые сигналы, обнаруживаемые пьезо-динамиком. Выход коллектора Q2 затем используется для управления входом JFET (Q3), который можно увидеть подключенным как цепь детектора продукта.

Каскад PLL (U1) в этой концепции используется как перестраиваемый гетеродинный генератор, который дополнительно питает вход схемы детектора JFET. Входящий ультразвуковой сигнал комбинируется с частотой гетеродинного генератора, генерируя суммарную и разностную частоты.

Высокочастотный элемент фильтруется через компонентную сеть C3, R8 и C6. Оставшийся низкочастотный выход может поступать через вход аудиоусилителя LM386. К аудиовыходу схемы можно подключить динамик или наушники.

6) Еще одна схема ультразвукового приемника для прослушивания звуков выше 20 кГц

Частотный диапазон обнаружения нашего уха едва достигает частоты 13 кГц. Функция ультразвукового детектора состоит в том, чтобы преодолеть это ограничение, переключая частоту высокочастотных шумов, например свист собак, едва слышные утечки газа, писк летучей мыши и несколько искусственных ультразвуковых звуков, например легкое постукивание по газете.

«Ультразвук», обнаруженный входным преобразователем, усиливается и подается на детектор продукта. Включен нестабильный мультивибратор, поскольку стабильность BFO может не иметь большого значения. В дополнение к необходимому разности сигналов, схема дополнительно генерирует сигнал BFO самостоятельно, а также суммирующую частоту, которая затем завершается внутри фильтра нижних частот с фиксированной частотой 4 кГц.

Полученный здесь сигнал снова усиливается для работы с наушниками.Схема работает с током около 8 мА, поэтому ее можно легко запитать от сухой батареи на 9 В.

Простой ультразвуковой преобразователь

Это схема генератора, частота которой определяется характеристиками преобразователя. Кривая импеданса преобразователя идентична кристаллу, использующему наименьший последовательный резонанс на частоте 39,8 кГц, сопровождаемый максимально возможным параллельным резонансом, немного превышающим его на частоте 41,5 кГц.

В схеме передатчика пара транзисторов используется для создания неинвертирующего усилителя, в котором положительная обратная связь доставляется через преобразователь R6 и C3.На последовательной резонансной частоте эта особая обратная связь достаточно сильна, чтобы вызвать колебание.

Конденсаторы C1 и C4 запрещают схеме переходить в колебательный режим на третьей гармонике или идентичных обертонах, в то время как C5 используется для переключения последовательного резонансного уровня вверх примерно до 500 Гц для улучшения согласования с приемником.

Приемник

Выходная частота, генерируемая преобразователем, представляет собой переменный ток, который соответствует регистрируемому сигналу (исключительно 40 кГц).Поскольку это очень маленькая величина, она усиливается примерно на 70 дБ через транзисторы Q1 и Q2. Стабилизация по постоянному току каскада Q1 / Q2 фиксируется резисторами R1 и R3, в то время как C1 используется для отключения этого маршрута обратной связи по сигналу A C 40 кГц.

Выход Q2 выпрямляется диодом D1, и напряжение на контакте №2 микросхемы IC1 становится более отрицательным по мере увеличения входного сигнала. Для достаточно мощного входного сигнала усилитель просто ограничивает выходной сигнал, который в ответ на мощные сигналы генерирует прямоугольную волну, перескакивающую через шины питания +/-.

1C1 работает как компаратор и сравнивает напряжение на контакте №2, то есть уровень звука, с опорным напряжением на контакте №3. Пока потенциал контакта №2 ниже, чем контакт 3, то есть при наличии входного сигнала, выход IC1 становится высоким (примерно 10,5 В), что запускает BJT Q3, который, в свою очередь, включает реле.

Противоположное действие происходит, когда на выводе №2 больше напряжения, чем на контакте №3. Небольшое количество положительной обратной связи подается резистором R9 для создания небольшого гистерезиса, который предотвращает срабатывание реле.

В случае замены резистора R9 конденсатором C4 IC1 превращается в моностабильный, что означает, что если входной сигнал доступен только на короткий момент, реле, вероятно, отключится примерно через секунду. Если входной сигнал сохраняется более 1 секунды, реле будет оставаться в разомкнутом состоянии в течение периода, эквивалентного отсутствию сигнала.

Конструкции печатных плат

Технические характеристики

  • ЧАСТОТА: 40 кГц
  • ДИАПАЗОН: 5 метров
  • МАКСИМАЛЬНАЯ ЧАСТОТА МОДУЛЯЦИИ (БЕЗ РЕЛЕЙНОГО ВЫХОДА): 250 Гц
  • ПИТАНИЕ Реле:
    ПИТАНИЕ: включено,
    ЛУЧ (Опубликовано 25.11.2019)
    Помимо XR2206, ICL8038 — вторая известная ИС, с помощью которой можно быстро разработать генератор НЧ-функций.Мы протестировали один из китайских комплектов, который предлагается примерно за десять евро. Наше мнение: не очень хорошо, на ICL8038 вы можете сами сконструировать лучший генератор функций!

    Введение в комплект функционального генератора ICL8038


    Как это будет выглядеть
    На картинке ниже вы можете увидеть результат часа возни. Кейс размером 9,0 см x 6,0 см x 1,8 см, содержащий полный низкочастотный функциональный генератор.С помощью четырех потенциометров вы можете установить частоту, рабочий цикл, смещение и амплитуду синусоидального, треугольного и прямоугольного выходных сигналов (только прямоугольник, частота и рабочий цикл). В целях экономии дорогостоящих поворотных переключателей необходимо установить диапазон частот перемычкой:
    — от 5 Гц до 50 Гц.
    — от 50 Гц до 500 Гц.
    — от 500 Гц до 20 кГц.
    — от 20 кГц до 400 кГц.
    С помощью второй перемычки вы выбираете между синусом и треугольником на первом выходе, который регулируется по амплитуде и смещению.На втором выходе всегда присутствует прямоугольное напряжение, амплитуда которого не регулируется. Два выхода и земля выполнены в виде трехполюсной клеммной колодки с винтовыми зажимами. Вы можете запитать устройство от сети, которая подает напряжение 12 В постоянного тока через стандартный разъем 5,0 мм x 2,1 мм.
    Результат часа возни. (© 2019 Jos Verstraten)
    Поставка комплекта
    Компоненты упакованы в слишком маленький пластиковый пакет.Все запихнуто в мешок размером 15 на 10 см, в результате чего в нашем случае соединительные штифты нескольких потенциометров были значительно согнуты. К счастью, гнезда для микросхем и сами микросхемы размещены на куске пенопласта, так что штыри этих деталей не могут погнуться.
    Все детали, включая корпус, поставляются в небольшой сумке размером 15 см на 10 см.
    (© 2019 Jos Verstraten)
    Качество электронных компонентов
    Не к чему придраться, все компоненты отличного качества и четко написаны.К сожалению, 78L09 не вошел в поставленную нам посылку. Вместо этого в упаковке был неизвестный транзистор. Это было немного разочарованием, потому что у нас в запасе запчастей не было такого стабилизатора.
    Примечательно то, что для трех DIL-IC в комплект входят розетки.
    Поставляемые электронные компоненты малогабаритные, но отличного качества. (© 2019 Jos Verstraten)
    Корпус из плексигласа
    Вы должны собрать корпус из шести панелей из плексигласа, которые подходят для печатной платы.Четыре боковые панели вставляются в прорези на верхней и нижней панелях. В верхней панели все тексты выфрезерованы. Панели покрыты с обеих сторон самоклеящимся защитным слоем бумаги. Вы можете использовать корпус с этой бумажной крышкой или без нее. Намерение состоит в том, чтобы вы вкрутите четыре длинных самореза в нижнюю панель. Поэтому в комплекте всего четыре гайки.
    Детали, из которых следует собрать корпус. (© 2019 Jos Verstraten)
    Печатная плата
    Печатная плата, размер 5.0 см на 8,0 см, отличного качества. Обе стороны снабжены паяльной маской. Контактные площадки очень маленькие, поэтому пайка с очень тонким наконечником абсолютно необходима.
    Две стороны печатной платы. (© 2019 Jos Verstraten)
    Описание здания
    Пока что ничего, кроме комплиментов об этом чрезвычайно дешевом наборе. Это другое дело, если мы критически взглянем на прилагаемое описание здания на английском языке.Издевательство! Один односторонний распечатанный лист формата А4, на котором нет даже принципиальной схемы. В перечне деталей текст печатается жирным шрифтом китайских иероглифов. Руководство содержит QR-код для перехода на интернет-страницу с дополнительной информацией, но сканирование этого кода приводит только к сообщению «Страница не найдена» .

    Принципиальная схема
    К счастью, нетрудно проследить рисунок трассировки на печатной плате и преобразовать его в принципиальную схему. Результат показан на рисунке ниже.Первое, что бросается в глаза, это то, что конструкторы в нескольких местах отклоняются от схемы, предписанной производителем ICL8038.
    Диапазон частот выбирается переключением одного из конденсаторов C3-C4-C5-C6 на землю через перемычку JP2. Частота в выбранном диапазоне устанавливается потенциометром R4 (FREQ). С помощью потенциометра R1 (DUTY) вы можете установить временную симметрию выходного сигнала. Сеть R2-R10-R3-R9 используется для минимизации искажений синусоидальной волны.Прямоугольная волна доступна на выводе 9. Это выход с открытым коллектором, который внешне подключен к резистору R11 и идет непосредственно к выходу JP3. Треугольник на контакте 3 и синус на контакте 2 подключены к перемычке JP1, которая позволяет установить желаемую форму сигнала. Схема вокруг ICL8038 питается напрямую от напряжения питания, которое вы подключаете к печатной плате, +12 В постоянного тока.
    Выходная цепь синуса и треугольника состоит из двух операционных усилителей TL082. Эти цепи питаются симметрично от двух напряжений ± 9 В постоянного тока.Благодаря этому симметричному источнику питания вы можете сделать треугольник и синусоидальные волны симметричными относительно земли без необходимости емкостной связи. Эту симметрию можно установить с помощью потенциометра R6 (OFFSET). Наконец, сигнал регулируется по амплитуде с помощью потенциометра R5 (AMP).
    Эта выходная схема весьма примечательна, и автор этой статьи придумал бы для нее совершенно другое решение. Нам было очень интересно узнать, как работает эта электроника!

    Принципиальная схема этого функционального генератора.(© 2019 Jos Verstraten)
    Блок питания для схемы
    На рисунке ниже показан блок питания. Источник питания 12 В развязан с C10 и питает ICL8038. Из этого напряжения с помощью 78L09 получается положительное напряжение 9 В. В преобразователе ICL7660S из этого напряжения создается отрицательное напряжение питания -9 В. Это очень хорошо работает. В нашей схеме напряжения в этой цепи были почти симметричными: +8.96 В и -8,65 В.
    Схема блока питания генератора. (© 2019 Jos Verstraten)
    Технические характеристики
    Производитель обещает следующие характеристики этого комплекта:
    — Диапазон частот: 5 Гц ~ 400 кГц в четырех диапазонах
    — Выходные сигналы: синус ~ треугольник ~ прямоугольник
    — Рабочий цикл прямоугольной волны: 2% ~ 95%
    — Синусоидальное искажение: 1% макс. После настройки
    — Волна треугольника линейности: 0.1% макс
    — Температурный дрейф: 50 ppm / ℃
    — Смещение: -7,5 В ~ +7,5 В
    — Амплитуда синусоидальных и треугольных волн: 0,1 В, размах ~ 11,0 В, размах
    — Амплитуда прямоугольной волны: Постоянная 12 В
    — Источник питания: +12 В постоянного тока (+15 В постоянного тока макс.)
    — Потребление тока: 20 мА
    — Размеры: 88,2 мм x 61 мм x 18,5 мм
    — Вес: 82 г

    Конструкция генератора функций


    Сборка печатной платы
    Пайка печатной платы не доставит проблем опытному любителю.Помните, что вам нужно прикрепить к паяльнику очень тонкое острие, иначе вы обязательно сделаете несколько ненужных паяльных мостиков.
    Полностью собранная печатная плата. (© AliExpress)
    Монтаж платы в корпусе
    Намерение состоит в том, чтобы прикрутить печатную плату к нижней панели корпуса с помощью четырех прилагаемых болтов и гаек. Это невозможно, поставляемые болты слишком короткие.Поэтому используйте более длинные болты и вставьте нейлоновые кольца толщиной 2 мм между нижней частью корпуса и печатной платой. Таким образом, на контактных площадках останется место для припоя. Преимущество в том, что нижняя часть корпуса не прогибается при затяжке болтов.
    После этого зафиксируйте четыре боковые панели в пазах внизу и прикрепите переднюю панель по бокам. Теперь с помощью четырех длинных болтов вы можете прикрутить все устройство на место. Эти специальные болты вкручиваются в небольшие отверстия в нижней панели корпуса.

    Тестирование генератора функций


    Диапазон частот
    Согласно спецификациям, этот генератор будет генерировать сигналы с частотами от 5 Гц до 400 кГц в четырех диапазонах. Однако, если вы повернете потенциометр «FREQ» до упора влево, выходной сигнал будет потерян. Вам нужно повернуть его примерно на десять градусов, прежде чем устройство подаст сигнал. В таблице ниже указанные четыре частотных диапазона сравниваются с измеренными значениями.
    Измеренные четыре диапазона частот.(© 2019 Jos Verstraten)
    Время нарастания и спада вывода ‘SQUARE’
    Вывод 9 в ICL8038 подключен к транзистору с открытым коллектором. На схеме этого комплекта этот полупроводник подключен к коллекторному резистору R11 сопротивлением 4,7 кОм. Этот выход предлагается напрямую к выходу «КВАДРАТ» этого устройства. Конечно, нас интересует время нарастания выходного сигнала. На осциллограмме ниже мы показали этот параметр на максимальной частоте 378 кГц, которую предоставляет наш комплект.
    Для этой осциллограммы необходимо отметить, что измерения проводились с помощью скомпенсированного пробника 1/10, так что выход загружен с очень малой емкостью. Если вы измеряете прямоугольную волну напрямую, время нарастания будет намного хуже.
    Время нарастания и спада выхода «КВАДРАТ» при максимальной частоте.
    (© 2019 Jos Verstraten)
    Работа «DUTY»
    Эта установка симметрии имеет смысл в основном на выходе «SQUARE».На осциллограммах ниже вы можете увидеть, как положение этого потенциометра влияет на выходной сигнал. Базовой настройкой был потенциометр «DUTY» в среднем положении и потенциометр «FREQ», установленный на 10 кГц. Это приводит к красивой симметричной прямоугольной волне. К сожалению, потенциометр DUTY изменяет не только симметрию сигнала, но и частоту. При полном повороте против часовой стрелки выходной сигнал исчезает. Первый сигнал, который появляется при очень медленном повороте этого потенциометра, — это узкий положительный импульс с частотой всего 2.0 кГц и скважность 6.5%, см. Левую осциллограмму. В крайнем правом положении генератор выдает сигнал с частотой 12,5 кГц и скважностью 91%.
    Это не правильно! При хорошем регулировании скважности частота сигнала останется постоянной, и будет изменяться только временная симметрия. ПРИМЕЧАНИЕ. У двух осциллограмм разные настройки временной развертки. Слева 80 мкс / дел, справа 20 мкс / дел.
    Выходной сигнал в двух крайних положениях потенциометра DUTY.(© 2019 Jos Verstraten)
    Производительность в режиме «TAI»
    По какой-то причине треугольник, который по умолчанию во всех генераторах функций называется «TRI», здесь называется «TAI».
    На частоте около 10 кГц, когда потенциометр «OFFSET» находится в среднем положении, а потенциометр «AMP» полностью открыт, генератор выдает выходное напряжение, показанное на осциллограмме ниже. Таким образом, в этом сигнале есть небольшая симметрия, а также сигнал блокируется от положительного напряжения питания.Это тоже очень плохой спектакль. Когда потенциометр «OFFSET» находится в среднем положении, сигнал должен быть полностью симметричным относительно нулевой оси.


    Вращая оба потенциометра, вы можете получить хороший симметричный сигнал из устройства, но эта регулировка не проходит гладко. Положение потенциометра «AMP» также влияет на симметрию сигнала.
    Треугольник на максимуме «AMP» и «OFFSET» в центральном положении.
    (© 2019 Jos Verstraten)
    На частоте 350 кГц генератор выдает довольно искаженный треугольник, см. Осциллограмму ниже. Обратите внимание, что мы сделали выходной сигнал как можно лучше с помощью потенциометров «DUTY», «OFFSET» и «AMP».
    Самый идеальный треугольник 350 кГц, который мы могли бы сделать из этого генератора.
    (© 2019 Jos Verstraten)
    Производительность в режиме SINE
    Синус получается из треугольника.Если посмотреть на осциллограмму выше, становится ясно, что от синусоиды на максимальной частоте 350 кГц особо хорошего ожидать не приходится. Поэтому мы протестировали генератор на синусоидальную волну на частоте всего 20 кГц. С помощью двух потенциометров R2 и R3 вы можете отрегулировать синусоиду для минимального искажения. Если у вас нет измерителя гармонических искажений, вы должны визуализировать его на экране осциллографа. Как показано на осциллограмме ниже, на вершинах синусоидальной волны имеется постоянный остаток треугольника, который невозможно удалить.Спецификация «Синусоидальное искажение: 1% макс. после настройки ‘поэтому совершенно нереально.
    На частоте 20 кГц синусоидальная волна все еще сильно искажается.
    (© 2019 Jos Verstraten)

    Наше мнение об этом комплекте генератора функций


    Уделяя немного больше внимания и времени на этапе проектирования схемы вокруг ICL8038, можно разработать гораздо лучший функциональный генератор.Особенно схема вокруг двойного операционного усилителя TL082 совершенно бесполезна и могла быть намного лучше. Настройка «AMP» сильно влияет на настройку «OFFSET», что не является намерением, и чего можно было бы избежать с немного другим дизайном.
    Наш совет: купите этот комплект для деталей и начните свой собственный альтернативный дизайн, используя бесчисленные схемы, которые вы можете найти в Google. Мы гарантируем, что вы разработаете генератор функций с лучшими характеристиками. (Реклама спонсора Banggood) Комплект генератора функций
    ICL8038


    Генератор и датчик проводов по периметру своими руками | Сообщество RobotShop

    Получите собственный комплект для пайки генератора проводов по периметру и датчика здесь

    Фон

    Технология направления проволоки широко используется в промышленности, особенно на складах, где погрузочно-разгрузочные работы автоматизированы.Роботы следуют по проволочной петле, закопанной в земле. По этому проводу протекает переменный ток относительно низкой интенсивности и частоты от 5 до 40 кГц. Робот оснащен индуктивными датчиками, обычно основанными на контуре резервуара (с резонансной частотой, равной или близкой к частоте генерируемой волны), который измеряет интенсивность электромагнитного поля вблизи земли. Цепочка обработки (усиление, фильтры, сравнение) позволяет определить положение робота внутри провода.В наши дни периметр / ограничительный провод также используется для создания «невидимых ограждений», чтобы держать домашних животных в пределах ярдов, а газонокосилок — в пределах зон. LEGO также использует тот же принцип, чтобы направлять машины по дорогам так, чтобы посетители не видели никаких линий. Например, вот видео Robomow RS630 в действии:

    Это руководство объясняет простым и интуитивно понятным способом, чтобы помочь вам понять теорию, конструкцию и реализацию для создания собственного генератора и датчика для провода периметра.Файлы (Schematics, Eagle Files, Gerbers, 3D Files и Arduino Sample Code) также доступны для загрузки. Таким образом, вы можете добавить функцию обнаружения периметра провода к вашему любимому роботу и держать его в рабочей «зоне». Как это круто!

    Генератор

    Теория

    Схема генератора периметрального провода будет основана на знаменитом таймере NE555. NE555 или более часто называемый 555 — это интегральная схема, используемая для режима таймера или мультивибратора. Этот компонент используется до сих пор из-за его простоты использования, низкой стоимости и стабильности.В год производится один миллиард единиц. Для нашего генератора мы будем использовать NE555 в нестабильной конфигурации. Стабильная конфигурация позволяет использовать NE555 в качестве генератора. Два резистора и конденсатор позволяют изменять частоту колебаний, а также рабочий цикл. Расположение компонентов показано на схеме ниже. NE555 генерирует (грубую) прямоугольную волну, которая может проходить по всей длине провода по периметру. Ссылаясь на даташит NE555 для таймера, есть образец схемы, а также теория работы (8.3.2 А-стабильная работа). Texas Instruments — не единственный производитель микросхем NE555, поэтому, если вы выберете другую микросхему, обязательно ознакомьтесь с ее руководством. Мы действительно предлагаем этот красивый набор для пайки таймера 555, который даст вам возможность припаять все внутренние компоненты таймера 555 в корпусе со сквозными отверстиями, чтобы вы могли подробно понять работу этой схемы.

    Схема и прототип

    Схема, представленная в руководстве NE555 (раздел 8.3.2 A-стабильная работа), довольно полная.Несколько дополнительных компонентов были добавлены и обсуждались ниже.

    NE555 Цепь для A-стабильной работы

    Формула, используемая для расчета частоты выходного прямоугольного сигнала:

    f = 1,44 / ((Ra + 2 * Rb) * C) (1)

    Частотный диапазон генерируемой прямоугольной волны составляет от 32 кГц до 44 кГц, что является определенной частотой, которая не должна мешать работе других близких устройств. Для этого мы выбрали Ra = 3,3 кОм, Rb = 12 кОм + 4.(-9)) ≈ 43 956 Гц

    Поскольку потенциометр 4,7 кОм никогда не достигает значений 0 или 4,7, диапазон выходной частоты будет варьироваться от 33,5 до 39 кГц. Вот полная схема схемы генератора: Схема генератора

    Eagle

    Как вы можете видеть на схеме, было добавлено несколько дополнительных компонентов, которые будут рассмотрены ниже. Вот полная спецификация:

    • R1: 3,3 кОм
    • R2: 12 кОм
    • R3 (токоограничивающий резистор): 47 Ом (должен быть достаточно большим для рассеивания тепла, при номинальной мощности 2 Вт должно быть достаточно)
    • R4: 4.Потенциометр 7 кОм
    • C2, C4: 100 нФ
    • C3: 1,2 нФ (1000 пФ также подойдет)
    • C5: 1 мкФ
    • J1: центральный положительный цилиндрический разъем 2,5 мм (5-15 В постоянного тока)
    • J2: Винтовой зажим (двухпозиционный)
    • IC1: NE555 Прецизионный таймер
    Дополнительные детали, добавленные к схеме, включают цилиндрический разъем (J1) для легкого подключения к настенному адаптеру (12 В) и винтовой зажим (12) для удобного подключения к периметральному проводу. Провод периметра: Обратите внимание, что чем длиннее провод периметра, тем сильнее ухудшается сигнал. Мы протестировали установку с примерно 100 футовым многожильным проводом 22 калибра (прикрепленным к земле, а не заглубленным). Источник питания : Настенный адаптер на А на 12 В невероятно распространен, и любой номинальный ток выше 500 мА должен работать хорошо. Вы также можете выбрать свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В или LiPo 11,1 В, чтобы держать его в футляре, но обязательно защищайте его от атмосферных воздействий и выключайте, когда он не используется. Вот некоторые детали, которые мы предлагаем, которые могут вам понадобиться при построении схемы генератора: Вот как должна выглядеть схема генератора на макете:

    Макет генератора фритзинга

    Результаты

    Как показано на приведенном ниже снимке экрана осциллографа с выходным сигналом схемы генератора (полученным с помощью 4-канального планшетного осциллографа Micsig 200 МГц, 1 Гвыб / с), мы можем видеть (грубую) прямоугольную волну с частотой 36.41 кГц и амплитудой 11,8 В (при использовании адаптера питания 12 В). Частоту можно немного изменить, регулируя потенциометр R4.

    Генератор, выход прямоугольной формы

    Макетная плата без пайки редко бывает долгосрочным решением, и ее лучше всего использовать для создания быстрого прототипа. Поэтому, убедившись, что схема генератора работает должным образом, генерируя прямоугольную волну с диапазоном частот 33,5 кГц и 40 кГц (регулируется через потенциометр R4), мы разработали печатную плату (24 мм x 34 мм) только с PTH (Plated-through Hole). ), чтобы получилась красивая небольшая плата генератора прямоугольных сигналов.Поскольку компоненты со сквозными отверстиями использовались для прототипирования с макетной платой, на печатной плате также могут использоваться компоненты со сквозными отверстиями (вместо поверхностного монтажа), что позволяет легко паять вручную. Размещение компонентов неточно, и вы, вероятно, сможете найти возможности для улучшения. Мы сделали файлы Eagle и Gerber доступными для загрузки, чтобы вы могли создать свою собственную печатную плату. Файлы можно найти в разделе «Файлы» в конце статьи. Вот несколько советов при создании собственной доски:
    • Установите цилиндрический разъем и винтовой зажим на одной стороне платы
    • Разместите компоненты относительно близко друг к другу и минимизируйте следы / длину
    • Крепежные отверстия должны быть стандартного диаметра и расположены в форме, удобной для воспроизведения, прямоугольной формы.

    Генераторная плата Eagle

    Плата генератора 3Д Плата генератора

    Установка провода

    Так как же установить провод? Вместо того, чтобы закапывать его, проще всего использовать колышки, чтобы удерживать его на месте. Вы можете использовать все, что хотите, чтобы проволока оставалась на месте, но лучше всего подходит пластик. Упаковка из 50 колышков, используемых для газонокосилок-роботов, обычно стоит недорого.При прокладке провода убедитесь, что оба конца совпадают в одном месте для подключения к плате генератора через винтовой зажим.

    Прокладка проводов по периметру 1

    Прокладка провода по периметру 2

    Установка провода по периметру 3

    Установка генератора

    Атмосферостойкость

    Поскольку система, скорее всего, будет оставлена ​​на улице для использования на открытом воздухе.Провод по периметру должен иметь атмосферостойкое покрытие, а сама схема генератора размещена в водонепроницаемом корпусе. Вы можете использовать этот прохладный корпус для защиты генератора от дождя. Не все провода одинаковы. Если вы планируете не использовать провод, обязательно приобретите правильный провод, например, этот провод периметра Robomow 300 ‘. Экранирование, не устойчивое к ультрафиолетовому излучению / воде, со временем быстро разрушается и становится хрупким.

    Датчик

    Теория

    Теперь, когда мы построили схему генератора и убедились, что она работает должным образом, пришло время подумать о том, как обнаружить сигнал, проходящий через провод.Для этого мы приглашаем вас прочитать о LC Circuit, также называемом Tank Circuit или Tuned Circuit. Цепь LC — это электрическая цепь, основанная на параллельном соединении индуктора / катушки (L) и конденсатора (C). Эта схема используется в фильтрах, тюнерах и смесителях частот. Следовательно, он обычно используется в беспроводных широковещательных передачах как для широковещания, так и для приема. Мы не будем вдаваться в теоретические подробности, касающиеся LC-цепей, но самое важное, что нужно иметь в виду, чтобы понять схему датчика, используемую в этой статье, — это формула для расчета резонансной частоты LC-цепи, которая выглядит следующим образом:

    f0 = 1 / (2 * π * √ (L * C)) (2)

    Где L — значение индуктивности катушки в H (Генри), а C — значение емкости конденсатора в F (Фарадах).

    Для того, чтобы датчик обнаружил сигнал 34-40 кГц, который проходит по проводу, используемая нами цепь резервуара должна иметь резонансную частоту в этом диапазоне. Мы выбрали L = 1 мГн и C = 22 нФ , чтобы получить резонансную частоту 33 932 Гц , рассчитанную по формуле (2).

    Амплитуда сигнала, обнаруженного нашей схемой резервуара, будет относительно небольшой (максимум 80 мВ, когда мы тестировали нашу схему датчика), когда индуктор находится на расстоянии примерно 10 см от провода, поэтому ему потребуется некоторое усиление.Для этого мы использовали популярный операционный усилитель LM324 для усиления сигнала с коэффициентом усиления 100 в неинвертирующей конфигурации 2-х ступенчатое усиление, чтобы обеспечить хороший читаемый аналоговый сигнал на расстоянии более 10 см в выход датчика. В этой статье содержится полезная информация об операционных усилителях в целом. Также вы можете ознакомиться с таблицей данных LM324.

    Вот типичная принципиальная схема усилителя LM324:

    Операционный усилитель в неинвертирующей конфигурации

    Используя уравнение для конфигурации неинвертирующего усиления, Av = 1 + R2 / R1.Установка R1 на 10 кОм и R2 на 1 МОм обеспечит усиление 100, что находится в пределах желаемой спецификации.

    Для того, чтобы робот мог обнаруживать провод периметра в разной ориентации, более целесообразно установить на нем более одного датчика. Чем больше датчиков на роботе, тем лучше он обнаружит ограничительный провод.

    В этом руководстве, и поскольку LM324 является четырехоперационным усилителем (это означает, что одна микросхема LM324 имеет 4 отдельных усилителя), мы будем использовать два датчика обнаружения на плате.Это означает использование двух контуров LC, каждая из которых будет иметь 2 ступени усиления. Следовательно, требуется всего одна микросхема LM324.

    Схема и прототип

    Как мы обсуждали выше, схема сенсорной платы довольно проста. Он состоит из 2-х LC-цепей, одной микросхемы LM324 и пары резисторов 10 кОм и 1 МОм для установки коэффициентов усиления усилителей. Схема датчика

    Eagle

    Вот список компонентов, которые вы можете использовать:
    • R1, R3, R5, R7: резисторы 10 кОм
    • R2, R4, R6, R8: Резисторы 1 МОм
    • C1, C2: Конденсаторы 22 нФ
    • IC: усилитель LM324N
    • JP3 / JP4: 2.54-мм 3-контактные разъемы M / M
    • Катушки индуктивности 1, 2: 1 мГн *
    * Катушки индуктивности 1 мГн с номинальным током 420 мА и добротностью 40 при 252 кГц должны работать нормально. Мы добавили винтовые клеммы в качестве выводов индуктора на схему, чтобы индукторы (с выводами, припаянными к проводам) можно было разместить в удобных местах на роботе. Затем провода (индукторов) будут подключены к винтовым клеммам. Контакты Out1 и Out2 могут быть напрямую подключены к аналоговым входным контактам микроконтроллера.Например, вы можете использовать плату Arduino UNO или, что лучше, контроллер BotBoarduino для более удобного подключения, поскольку он имеет аналоговые контакты, разбитые на ряд из 3 контактов (Signal, VCC, GND), и он также совместим с Arduino. Микросхема LM324 будет получать питание через 5 В микроконтроллера, поэтому аналоговый сигнал (обнаруженная волна) от платы датчика будет варьироваться от 0 В до 5 В в зависимости от расстояния между индуктором и проводом по периметру. Чем ближе катушка индуктивности к периметру провода, тем выше амплитуда выходной волны цепи датчика.Вот как должна выглядеть схема датчика на макетной плате:

    Макет датчика фритзинга

    Результаты

    Как мы видим на скриншотах осциллографа ниже, обнаруженная волна на выходе LC-цепи усиливается и насыщается при 5 В, когда катушка индуктивности находится на расстоянии 15 см от провода по периметру:

    Выход контура бака (индуктор @ 15 см провода)

    Выход цепи датчика после усиления (индуктор @ 15 см провода)

    Так же, как мы сделали со схемой генератора, мы разработали красивую компактную печатную плату со сквозными компонентами для сенсорной платы с двумя цепями резервуара, усилителем и 2 аналоговыми выходами.Файлы можно найти в разделе «Файлы» в конце статьи.

    Сенсорная плата Eagle

    Сенсорная плата 3D

    Плата датчика
    Получение оптимального обнаружения провода периметра с помощью индукторов цепи датчика будет зависеть от того, как индукторы размещены в роботе. Если вы используете радиальный индуктор со сквозным отверстием, как мы, ось индуктора должна быть перпендикулярна периметру провода, как показано ниже:

    Обнаружение проводов по периметру

    Код Ардуино

    Код Arduino, который вы можете использовать для генератора проводов по периметру и датчика, очень прост.Поскольку на выходе платы сенсора поступают два аналоговых сигнала от 0 В до 5 В (по одному для каждого датчика / индуктора), можно использовать пример AnalogRead Arduino. Просто подключите два выходных контакта платы датчика к двум аналоговым входным контактам и считайте соответствующий контакт, изменив пример Arduino AnalogRead. Используя последовательный монитор Arduino, вы должны увидеть, что значение RAW аналогового вывода, которое вы используете, варьируется от 0 до 1024, когда вы приближаетесь к индуктору к проводу периметра.

    Аналоговое чтение Arduino

    Если вы используете генератор периметра провода и датчик в роботе, вы можете установить порог (который будет соответствовать расстоянию между индуктором и проводом периметра), чтобы робот вернулся или повернулся, как только этот порог будет достигнут.Таким образом, робот продолжит движение в пределах ограниченной зоны. Опять же, как это круто!

    Файлы

    Файлы Eagle, Gerbers, Fritzing и 3D Step генератора и датчика периметрического провода можно загрузить по этой ссылке. Мы будем рады услышать о вашем проекте на форуме RobotShop. Кроме того, не стесняйтесь делиться своей версией генератора и датчика провода периметра в разделе комментариев. Комплект для пайки генератора проводов периметра и датчика RobotShop можно приобрести здесь

    Как построить регулируемый генератор синусоидальной волны высокой / низкой частоты (принципиальная схема)

    Принципиальная схема

    В этой схеме используется универсальный функциональный генератор MAX038.Хотя в этой схеме некоторые из расширенных характеристик этой ИС отключены, вы можете генерировать синусоидальные, треугольные, прямоугольные волны (настройка контактов A0 и A1 см. В таблице данных на www.maxim-ic.com, если вам нужны другие волны, используйте переключатель) .
    Сигнал усиливается через операционный усилитель мощности TCA0372 (от ONSEMI) с допустимым током до 1 А и полосой пропускания до 1 МГц.
    Я выбрал именно эту частоту (122 кГц), потому что мне нужен дешевый ESR-o-метр для моих электролитических конденсаторов, чтобы контролировать их состояние, поскольку они должны разряжать десятки ампер менее чем за 2 мс.На частоте 122 кГц емкостное реактивное сопротивление очень низкое, а индуктивное реактивное сопротивление не так велико, поэтому пропускание тока (около 200 мА, с использованием прецизионного резистора) через конденсатор и считывание падения напряжения переменного тока на нем дает мне оценку ESR (Vdrop / Текущий). Конечно, индуктивное и емкостное сопротивление все еще присутствуют, но незначительно.
    Вернемся к схеме.

    Эксплуатация:
    Синусоидальная волна 2V p-p 122 кГц генерируется микросхемой MAX038, ее частота может быть рассчитана по формуле Freq (МГц) = Iin (uA) / C6 (pf).Iin = 2,5 В / R1 (по умолчанию 25 кОм). Итак, частота составляет 0,122 МГц. Резистор предназначен для небольших настроек, не опускайтесь ниже 10000 кОм или выше 40000 кОм, потому что точность упадет. Если вам нужна многочастотность, просто используйте многопозиционный переключатель с 820 пФ, 8,2 нФ, 82 нФ, 820 нФ для диапазона 122 кГц, диапазона 12,2 кГц, 1220 Гц и 122 Гц. Точная настройка может быть выполнена регулировкой R2, частота может варьироваться от 1,7x (Vfadj = -2,4) до 0,3x (Vfadj = 2,4) от основной частоты (когда fadj находится на 0V).
    Выходной синусоидальный сигнал подается на операционный усилитель TCA0372 1/2 для достижения усиления от 1 до 5 (2 В размах, 10 В размах), отрегулируйте потенциометр и в буферный каскад операционного усилителя TCA0372 2/2, также присутствующий на той же ИС. .

    Важно:
    Регулировка частоты требует частотомера, поэтому эту схему следует использовать вместе с частотомером. Максимальный ток составляет 1А, но я бы посоветовал не превышать 0,5А, чтобы оставаться точным. Требуется компьютерный источник питания с 12 В, 5 В, -5 В, -12 В, заземление для работы, если у вас его нет, просто используйте сетевой трансформатор с несколькими напряжениями (достаточно 15 Вт), диодные мосты (слабый ток 1-2 А) , сглаживающие конденсаторы 10000uF 16V и регуляторы напряжения типа LM7905 и LM7912.

    Развлекайтесь


    Автор: Джонатан Филиппи
    Электронная почта: [email protected]
    Веб-сайт : http://www.electronics-lab.com

    Схемы похожие


    Генератор функций LM324: моделирование и тестирование схем

    I Введение

    1,1 Что такое LM324?

    LM324 — недорогой четырехканальный операционный усилитель.

    Генератор низкочастотных сигналов, разработанный с использованием его в качестве основного устройства, имеет преимущества простой схемы, стабильной формы сигнала, экономичности и практичности, а также простоты использования. Он может выводить синусоидальные, прямоугольные и треугольные сигналы, обычно используемые в экспериментальных испытаниях. А частоту и амплитуду сигнала можно регулировать.

    Рисунок 1. Четырехоперационные усилители LM324

    1.2 Что такое генератор Wave G ?

    Генератор сигналов относится к прибору, который генерирует электрические тестовые сигналы с требуемыми параметрами.Схема может состоять из операционных усилителей и дискретных компонентов или одночипового интегрированного функционального генератора. Он широко используется в производственной практике и технике. Некоторые стандартные продукты, которые широко используются в настоящее время, хотя и имеют полные функции и высокопроизводительные индикаторы, более дороги и имеют много функций, которые недоступны.

    1.3 Генератор волн с использованием LM324

    В этом блоге четырехоперационные усилители с дифференциальным входом LM324 используются в качестве основного устройства, синусоидальная волна генерируется колебательной схемой RC-моста, затем прямоугольная волна генерируется компаратор перехода через нуль, и треугольная волна генерируется интегрирующей схемой.

    Благодаря программному моделированию и эксперименту по моделированию Proteus была получена идеальная форма волны 20 Гц ~ 20 кГц, а также можно регулировать частоту и амплитуду сигнала.

    Каталог

    II Как сгенерировать и преобразовать волну

    Существует множество схем генерации и преобразования сигналов. Здесь используется схема синусоида → прямоугольная волна → треугольник волна , показанная на рисунке 2. Среди них синусоидальная волна генерируется колебательным контуром RC-моста, который характеризуется стабильной амплитудой и частотой, простой настройкой и может генерировать синусоидальный сигнал с очень низкой частотой; затем используется компаратор перехода через ноль для генерации прямоугольной волны, а затем RC-интегральная схема используется для генерации треугольной волны.Этот сигнал имеет ту же частоту.

    Эта схема имеет простую структуру и может генерировать хорошие синусоидальные и прямоугольные сигналы, но сгенерировать синхронизированный сигнал треугольной формы с помощью интегральной схемы сложно. Причина в том, что если постоянная времени схемы интегрирования не изменяется, амплитуда выходной треугольной волны изменяется одновременно с изменением частоты прямоугольного сигнала. Для сохранения неизменной выходной амплитуды треугольной волны и хорошей линейности необходимо одновременно изменять постоянную времени интегрирования.

    Рисунок 2. Генерация и преобразование волн

    Частота сигнала определяется RC схемой выбора частоты синусоидального колебательного контура. Из-за большого диапазона частот в сети выбора частоты используются три набора конденсаторов с разной емкостью для формирования трех частотных диапазонов, которые выбираются переключателем диапазонов, а затем коаксиальный потенциометр регулирует частоту колебаний. Три вида сигналов можно выбрать с помощью переключателя передач, а затем независимо выводить через потенциометр регулировки амплитуды для достижения цели выбора сигнала и регулировки амплитуды.

    III Конструкция U nit C ir circuit

    3.1 Sine W ave G enerating C ir circuit

    Синусоидальная волна Генерирующая схема должна не только генерировать синусоидальный сигнал требуемого выхода, но также и входной сигнал следующей схемы. В этой части схемы используется типичный RC-мостовой синусоидальный колебательный контур, как показано на рисунке 3, он состоит из двух частей: линии усиления и схемы выбора частоты.Операционный усилитель — это ядро, образующее звено усиления. Сеть, состоящая из последовательно включенного резистора R 1 и конденсатора C 1 , резистора R 2 и параллельно включенного конденсатора C 2 , представляет собой RC-цепочку последовательно-параллельной выборки частоты. Схема выбора частоты также представляет собой цепь положительной обратной связи, обеспечивающую нулевой сдвиг фазы и образующую синфазный усилитель. R 3 и R 4 — это глубокая отрицательная обратная связь для получения хорошей формы выходного сигнала.Если R 1 = R 2 = R, C 1 = C 2 = C, то центральная частота сети выбора частоты равна f 0 = 1 / (2π RC). Когда схема работает на этой частоте, коэффициент обратной связи наибольший и составляет | F | макс. = 1/3. Согласно условиям генерации коэффициент усиления по напряжению схемы усилителя должен быть не менее 3А | ( 4 + 3 ) / 4 рэнд |. Следовательно, чтобы обеспечить колебание контура, требуется R 3 > 2R 4 .

    Рисунок 3. Цепь колебаний RC-моста

    В практических приложениях для регулировки частоты и коэффициента усиления усилителя можно использовать схему, показанную на рисунке 4. Среди них: R 3 ~ R 5 и диоды D 1 , D 2 образуют цепь отрицательной обратной связи и звено стабилизации амплитуды. Регулировка RV 3 может изменить коэффициент обратной связи отрицательной обратной связи, тем самым регулируя усиление напряжения схемы усилителя для соответствия условиям репликации колебаний.

    Рисунок 4. Цепь моделирования колебаний RC

    Ввиду большого диапазона частот сигнала от 20 Гц до 20 кГц для регулировки используются две группы по три конденсатора каждая с разной емкостью в 10 раз и два коаксиальных потенциометра. Выберите разные конденсаторы для грубой настройки частоты колебаний f 0 и используйте коаксиальный потенциометр для точной настройки f 0 . Значения сопротивления, соответствующие разным емкостям и частотам колебаний f 0 , показаны в таблице 1.

    Таблица 1. Соответствие между частотой колебаний f 0 и сопротивлением и емкостью

    Из таблицы 1 видно, что каждая комбинация емкости и сопротивления может регулировать определенный диапазон частот, и эти три диапазона пересекаются, поэтому частоту можно регулировать непрерывно. Если вы хотите сгенерировать сигнал от 200 Гц до 2 кГц, вы можете установить конденсатор на 33 нФ, а затем отрегулировать RV 1 и RV 2 , чтобы сопротивление было последовательно с R 1 и R 2 . измените значение между 24 кОм и 2.4 кОм.

    3,2 Квадрат W средний G ввод C Схема

    Схема генерирования прямоугольной волны относительно проста. Инвертирующий вход операционного усилителя LM324 заземлен. Неинвертирующий вход подключен к выходу схемы генерации синусоидальной волны для формирования компаратора перехода через ноль, как показано на рисунке 5.

    Рисунок 5.Схема генерации прямоугольной волны

    Когда входной синусоидальный сигнал sin изменяется между положительным и отрицательным полупериодами, на выходе получается прямоугольный сигнал squ с фиксированной амплитудой, синфазный с синусоидальной волной.

    3,3 Треугольник W средний G подключение C Схема

    В схеме генерации треугольной волны используется интегрирующая схема RC, показанная на рисунке 6, которая состоит из операционный усилитель U 1: C , C 3 / C 3 ′ / C 3 ″, R 7 и RV 4 .

    Рисунок 6. Схема генерации треугольных волн

    Прямоугольный сигнал squ подключен к инвертирующему входу усилителя через R 7 и RV 4 , а выходной сигнал представляет собой треугольный сигнал trii, генерируемый интегральным преобразованием RC-цепи, состоящей из R 7. , RV 4 и C 3 / C 3 ′ / C 3 ″. C 3 , C 3 ‘, C 3 ″ выбираются переключателем диапазона (этот переключатель должен быть синхронизирован с переключателем диапазона выбранной частотной сети) для изменения интегральной постоянной времени схемы на другой частоте. группы.Потенциометр RV 4 позволяет регулировать амплитуду выходного сигнала. Чтобы получить треугольную волну с хорошей линейностью, для ограничения отрицательной обратной связи используется резистор R 8 , а при выборе параметров компонентов постоянная времени интегрирующей цепи τ = RC должна быть больше половины периода квадрата волновой сигнал (ширина прямоугольной волны). Если частота сигнала составляет 100 Гц, ширина прямоугольной волны составляет 0,005 с. Если C = 1 мкФ, то R> 5 кОм.

    IV Моделирование и тестирование схемы

    Нарисуйте каждую часть схемы, показанной на рисунках 4–6 в Proteus. Три части схемы подключаются в соответствии с соотношением, показанным на рисунке 2. Затем подключите выход каждой части схемы к виртуальному осциллографу и запустите моделирование. Вы можете наблюдать форму сигнала моделирования на рисунке 7. В процессе моделирования необходимо отметить несколько проблем: Согласно теоретическим расчетам, схема генерации синусоидальной волны может начать вибрировать, когда коэффициент усиления усилителя больше 3, но иногда В реальном процессе моделирования возникает явление отсутствия вибрации.

    Помехи добавлены, чтобы решить эту проблему, как показано на Рисунке 4, источник питания -9 В, подробности см. В литературе. Для изменения полосы частот используются три группы конденсаторов C 1 / C 1 ′ / C 1 ″, C 2 / C 2 ′ / C 2 ″, C 3 / C 3 ′ / C 3 ″ необходимо изменить одновременно, иначе не будет вибрации или форма волны будет искажена. Потенциометры RV 1 и RV 2 должны быть настроены на одинаковое сопротивление.Отрегулируйте RV 3 , чтобы амплитуда выходной синусоидальной волны достигала максимального неискаженного состояния. RV 4 может регулировать амплитуду выходной треугольной волны. Путем экспериментального тестирования схемы на осциллографе можно наблюдать три идеальных формы сигнала. Следует отметить, что: переключатели SW 1 , SW 2 и SW 3 должны использовать 3-позиционный переключатель с более чем 3 группами. RV 1 , RV 2 используйте для настройки коаксиальные потенциометры.Выходной сигнал может выводиться параллельно в одно и то же время, или он может выводиться отдельно через потенциометр (для регулировки амплитуды сигнала) через переключатель выбора. Кроме того, во время тестирования не требуется отключать питание.

    Рисунок 7. Форма волны моделирования, полученная в Proteus

    .

    FAQ

    LM324 — это четырехъядерный операционный усилитель IC , интегрированный с четырьмя операционными усилителями, питаемыми от общего источника питания.Диапазон дифференциального входного напряжения может быть равен диапазону напряжения источника питания. … Как правило, операционные усилители могут выполнять математические операции.

    • В чем разница между lm324 и lm339?

    LM324 имеет дополнительный выход, а LM339 — открытый коллектор. В дополнительном выходе ток может течь в любом направлении по мере необходимости (источник или сток), в то время как выход с открытым коллектором может только принимать ток.

    Операционные усилители — это линейные устройства, которые обладают всеми свойствами, необходимыми для почти идеального усиления постоянного тока, и поэтому широко используются для преобразования сигналов, фильтрации или для выполнения математических операций, таких как сложение, вычитание, интегрирование и дифференцирование.

    LM324 IC Applications

    Приложения IC LM324 включают следующее.Используя эту ИС, можно очень просто реализовать обычные приложения для операционных усилителей. Эта ИС может использоваться как генераторы, выпрямители, усилители, компараторы и т. Д.

    Прочитав этот блог, вы лучше понимаете LM324? Если у вас есть какие-либо мысли о LM324, не стесняйтесь сообщить нам об этом в разделе комментариев!

    Электронные схемы генератора функций

    Генератор функций 68HC11 — этот сайт содержит полную схему и код для частотомера на основе 68HC11, синтезатора прямоугольных сигналов, синтезатора синусоидальных сигналов, программируемого фильтра, измерителя емкости и индуктивности с выходом синтезатора речи digitalker.Технические характеристики проекта приведены ниже __ Разработано Майклом Эллисом.

    . Инструкция 68HC11 останавливает внешние RC-часы — 27.04.95. Идеи EDN-Design. Используя схему на рис. как и сам P, в режим пониженного энергопотребления. При получении прерывания P выйдет из состояния остановки и включит часы RC. Тактовый генератор RC, являющийся схемой с низкой добротностью, запустится немедленно. Кварцевые генераторы, с другой стороны, могут тратить драгоценные миллисекунды на ускорение и стабилизацию __ Разработка схем Аллена Харстайна, Micro Systems Engineering Inc, Lake Oswego, OR

    Генератор функций 8038 — построенная на основе одной ИС генератора сигналов 8038, эта схема генерирует синусоидальные, прямоугольные или треугольные волны от 20 Гц до 200 кГц в четырех диапазонах переключения.Есть выходы как высокого, так и низкого уровня, которые можно регулировать с помощью регулятора уровня. Этот проект станет полезным дополнением к любому рабочему столу для любителей __ Дизайн Энди Коллисон

    Генератор 8038 — микросхема генератора сигналов ICL8038, производства Intersil. Усовершенствованная версия, сделанная Exar corp. есть в наличии (XR8038A). Его можно использовать для создания сигналов трех типов: синуса, квадрата и треугольника. Частоту, амплитуду и рабочий цикл можно изменять, а выбор формы волны осуществляется в цифровом виде.Чтобы еще больше снизить сложность, вместо схемы цифрового выбора можно использовать переключатель «3 к 1». Я использовал механизм цифрового выбора, потому что переключатели, имеющиеся на рынке, склонны к накоплению грязи и плохому качеству контакта. К тому же цифровой метод намного круче!

    DDS Function Generator — Функциональный генератор представляет собой универсальное измерительное оборудование для генерации тестовых сигналов. Большинство функциональных генераторов могут генерировать синусоидальную, квадратную и / или треугольную волну, а высококлассное оборудование поддерживает сигналы произвольной формы и имеет несколько каналов.Простой __ Разработано Radio LocMan

    Все, что вы всегда хотели знать об ICL8038 — 8038 — это функциональный генератор, способный генерировать синусоидальные, квадратные, треугольные, пилообразные и импульсные сигналы (некоторые одновременно). С момента его появления на рынке инженеры по маркетингу и применению занимались телефонами, объясняя обслуживание и питание 8038 клиентам по всему миру __ Дизайн Билл О’Нил

    Функциональный генератор — Этот функциональный генератор, способный генерировать синусоидальные, прямоугольные и треугольные формы волн.Частоту этого генератора можно плавно изменять от 1 Гц до 1 МГц за 6 шагов.
    Точная регулировка частоты позволяет легко выбрать любую промежуточную частоту. Амплитуда формы волны регулируется от 0 до 3Vpp. Полный функциональный генератор состоит из одной монолитной ИС XR-2206 и ряда пассивных схемных компонентов __ Разработан в 2008 году Ayman CDMA

    Генератор функций — Генератор функций по NE566

    Функциональный генератор

    — построенная на основе одной ИС генератора сигналов 8038, эта схема генерирует синусоидальные, прямоугольные или треугольные волны от 20 Гц до 200 кГц в четырех диапазонах переключения.Есть выходы как высокого, так и низкого уровня, которые можно регулировать с помощью регулятора уровня. Этот проект также станет полезным дополнением к рабочему столу любого любителя. __ Контакт: IQ Technologies

    Function Generator aldinc — Circuit Ideas for Designers App Note__ Advanced Linear Devices, Inc

    Функциональный генератор на основе 8038PCD — построенная на основе одной ИС генератора сигналов 8038, эта схема генерирует синусоидальные, прямоугольные или треугольные волны от 20 Гц до 200 кГц в четырех диапазонах переключения.Есть выходы как высокого, так и низкого уровня, которые можно регулировать с помощью регулятора уровня. Этот проект станет полезным дополнением к любому рабочему столу для любителей __ Дизайн Энди Коллисон

    Функциональный генератор

    имеет переменную частоту — 17.02.11 Идеи проектирования EDN Используйте функциональный генератор IC и внутреннее опорное напряжение для обеспечения надежных настроек частоты. __ Дизайн схем Адольфо Мондрагон, Electrolux Products, Хуарес, Мексика; Под редакцией Мартина Роу и Фрэн Гранвиль, 17 февраля 2011 г.

    Генератор функций Синусоидальный / Треугольник / Квадратный / SaW / Пакетный шум на основе PIC16F870 — Проект PIC Синусоидальный треугольник с квадратной пилой, импульсный шум на PIC16F870 __ Разработан Луханом Монат-Меса, Аризона

    Генерация импульсов с малым коэффициентом заполнения с помощью функционального генератора (5988-7507EN): примечания к соответствующему приложению — примечание по применению__ Aligent

    Как подключить два или более генераторов сигналов для создания многоканального генератора сигналов — Примечание по применению__ Aligent

    Как сгенерировать импульсы с малым коэффициентом заполнения с помощью функционального генератора — Примечание по применению__ Aligent

    Low Frequency Function Generator — Из-за недоступности очень низкочастотных функциональных генераторов и проблем, возникающих с ними для генерации формы волны, начиная с определенного триггерного входа, я побудил меня разработать этот функциональный генератор.Система состоит из персонального компьютера и используется порт принтера

    .

    MAX038 Функциональный генератор — это функциональный генератор, который может генерировать от 10 Гц до 20 МГц в шести диапазонах. Аналоговый выход может выбирать любую форму волны: синус, треугольник или квадрат. Для выхода TTL можно выбрать фиксированную нагрузку 50% или переменную ширину импульса. __ Разработано компанией Electronic Lives Manufacturing, представленной Chan

    Max-038 Signal — ИС генератора функций Max-80 рассчитана на работу на частоте 20 МГц.Пока что это устройство хорошо работает на частоте 50 кГц. Поскольку я редко нуждаюсь в сигналах выше этого уровня, он стал счастливым.) __ Дизайн Лухан МонатМеса Аризона

    Программа

    превращает звуковую карту ПК в генератор функций — 09/02/99 Идеи дизайна EDN Вы можете использовать недорогую звуковую карту ПК в качестве генератора аналоговых функций, управляя ПК с помощью программы «SoundArb». [Чтобы получить SoundArb, скачайте di2409setup. exe, самораспаковывающаяся программа установки размером 1,06 Мбайт. ] __ Схемотехника Дэвида Шермана

    Разверните свой функциональный генератор — Функциональные генераторы, созданные на базе XR2206, всегда имели отличное соотношение цена / качество, а микросхема, хотя и устарела, все еще доступна.Если ваш генератор не имеет встроенной функции развертки (вобулятора), небольшая внешняя цепь — это все, что вам нужно. необходимо зарегистрироваться на этом сайте __ Разработано Опубликовано в Elecktor июль / август 2010 г.

    Таймеры

    генерируют переменную частоту развертки — 01.08.96 Идеи дизайна EDN Схема на Рисунке 1 генерирует выходную частоту от 4 до 5 кГц, которая точно колеблется на переменную величину от 1 до 100 Гц за переменное время от 0,5 до 5,0. сек (диапазон значений от 1000 до 1). Разрешение составляет 1 Гц, а точность в худшем случае во время развертки составляет 3 Гц (0.06%). Эта схема была разработана для работы с 8-битной шиной ISA ПК, но любой C с 8-битной шиной и соответствующими управляющими сигналами может управлять схемой.

Схем

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *