Саморобні прилади та обладнання

Радіоконструктор 2007 №11

Зазвичай, генератори низькочастотних синусоїдальних сигналівбудують на операційних підсилювачах Але логічні елементитеж можуть працювати в аналоговому режимі - як підсилювачі. У літературі ця тема торкалася неодноразово, але переважно це були схеми підсилювачів аналогових сигналів (підсилювачі НЧ на КМОП-мікросхемах, приймачі прямого посилення тощо). Але будь-який підсилювач, навіть зроблений з логічних елементів, можна перетворити на генератор, - вся річ у зворотному зв'язку...

На малюнку 1 наводиться схема синусоїдального генератора НЧ фіксованої частоти, реалізованого на двох логічних інверторах мікросхеми К561ЛН2. Інвертори переведені в аналоговий режим за допомогою ООС на резисторах R1 та R3. кожен з яких включений між входом та виходом інвертора. Отримані таким чином підсилювачі включені послідовно (як два каскади) через резистор R4. Причому коефіцієнт передачі першого каскаду залежить від співвідношення опорів R1 та R2. Оскільки ці резистори однакові, - коефіцієнт передачі першого каскаду дорівнює одиниці Коефіцієнт передачі другого каскаду визначається співвідношенням опорів R4 і R3, і його можна підлаштовувати резистором R4.

Резистори R1-R2 разом з ємностями С1 і С2 утворюють міст Вина, налаштований на деяку частоту, яка визначається за відомою формулою:

F=1/(RC), де R=R1=R2, С=С1=С2.

Щоб отримати необмежену і неспотворену синусоїду, потрібно відрегулювати відповідним чином коефіцієнт передачі підсилювача під строєним резистором R4. У цій схемі, при живленні джерела напругою 9V найкраща форма синусоїди виходить при її чинному значенні близько 1V.

Цей генератор, хоч і виконаний на логічних елементах, є суто аналоговим, і його вихідний продукт не містить якихось імпульсних складових або ступінчастої напруги, які потребують фільтрації.

На малюнку 2 показано схема цифрового кварцового синусоїдального генератора, Що виробляє синусоїдальну напругу частотою 976,5625 Гц (при частоті кварцового резонатора 500 кГц) Тут синусоїдальна напруга формується з прямокутних імпульсів за допомогою ЦАП на елементах мікросхеми D2 та резисторах. Період складається з 32-х сходинок. Остаточно вихідний сигнал формується операційним підсилювачем А1, і включеної з його виході RC-ланцюжком. яка згладжує сходи, що утворюють синусоїду.

Частота вихідної синусоїди буде в 512 разів нижче за частоту кварцового резонатора або вхідних імпульсів, які, при роботі від зовнішнього джерела імпульсів, можна подавати на висновок 11 D1. При цьому деталі R1, R2, Q1, С1, С2 виключаються

Схема приваблива тим, що дозволяє отримати синусоїдальний низькочастотний сигнал кварцової частоти стабільності.

РадіоМатор 2002 №6

Ще одна простенька схема синусоїдального генератора із застосуванням цифрової мікросхеми. Незважаючи на свій незвичайний зовнішній вигляд, схема цілком надійна, авторка користується нею вже близько 2 років.

Основним елементом генератора є мікросхема К155ЛАЗ. Кільцеве з'єднання трьох інверторів DD1.1...DD1.3 є нестійкою структурою, схильною до збудження на максимальній робочій частоті. Резистор R1 задає робочу точку мікросхеми поблизу порогу перемикання. Завдяки наявності у ТТЛ-схем "мертвої зони" (діапазону напруг між порогами логічного "0" та логічної "1") ІМС переходить в активний режим. Контур L1-C1 створює умови для збудження на своїй резонансній частоті. Добротність контуру великого значення не має, схема впевнено запускається з низькодобротними контурами.

Стабільність частоти залежить виключно від стабільності контуру та досить висока. Амплітуда вихідної напруги залежить від добротності контуру і може досягати 2,5 В. При максимальній частоті (близько 10...15 МГц) амплітуда імпульсів в 2 рази менше, і мікросхема починає грітися.

Вихідний сигнал можна знімати як із котушки L1, так і з конденсатора С1. Однак краще знімати його з котушки, в цьому випадку ємність навантаження (навіть дуже значна) має мінімальний вплив на робочу частоту. Незважаючи на це, навантаження краще підключати через буфер. Це може бути емітерний або і повторювач, буфер на ОУ або котушка зв'язку - все залежить від вихідної частоти. Вочевидь, що у частоті 1 кГц слід віддати перевагу ОУ, але в 5 МГц - котушці зв'язку.

Налагодження схеми зводиться до вибору робочої точки ІМС за допомогою резистора R1. Для цього до виходу генератора підключають осцилограф і обертаючи R1, домагаються появи стійкої генерації з максимальною амплітудою. R1 краще взяти багатооборотний типу СПЗ-39.

Пристрій працездатний з будь-якими інверторами ТТЛ- та ТТЛШ-серій. Від застосування КМОП-мікросхем краще відмовитись, т.к. домогтися стійкої генерації на них практично неможливо.

О.УВАРОВ, м.Білгород.

У радіоаматорській практиці часто виникає потреба використовувати генератор синусоїдальних коливань. Застосування йому можна знайти найрізноманітніші. Розглянемо як створити генератор синусоїдального сигналу на мосту Вина зі стабільною амплітудою та частотою.

У статті описується розробка схеми синусоїдального генератора сигналу. Згенерувати потрібну частоту можна і програмно:

Найбільш зручним, з погляду складання та налагодження, варіантом генератора синусоїдального сигналу є генератор, побудований на мосту Вина, на сучасному Операційному Підсилювачі (ОУ).

Міст Вина

Сам собою міст Вина є смуговим фільтром, що складається з двох . Він виділяє центральну частоту і пригнічує інші частоти.

Міст вигадав, Макс Він ще в 1891 році. На принциповій схемі сам міст Вина зазвичай зображується наступним чином:

Картинка запозичена у Вікіпедії

Міст Вина має відношення вихідної напруги до вхідної b=1/3 . Це важливий момент, оскільки цей коефіцієнт визначає умови стабільної генерації. Але про це трохи пізніше

Як розрахувати частоту

На мосту Вина часто будують автогенератори та вимірювачі індуктивності. Щоб не ускладнювати собі життя зазвичай використовують R1=R2=R і C1=C2=C . Завдяки цьому можна спростити формулу. Основна частота моста розраховується із співвідношення:

f=1/2πRC

Практично будь-який фільтр можна розглядати як дільник напруги, що залежить від частоти. Тому при виборі номіналів резистора і конденсатора бажано, щоб на резонансній частоті комплексний опір конденсатора (Z), було рівним, або хоча б одного порядку з опором резистора.

Zc=1/ωC=1/2πνC

де ω (омега) - циклічна частота, ν (ню) - лінійна частота, ω=2πν

Міст Вина та операційний підсилювач

Сам собою міст Вина не є генератором сигналу. Для виникнення генерації його слід розмістити у ланцюзі позитивного зворотного зв'язку операційного підсилювача. Такий автогенератор можна збудувати і на транзисторі. Але використання ОУ явно спростить життя та дасть найкращі характеристики.

Коефіцієнт посилення на трієчку

Міст Вина має коефіцієнт пропускання b=1/3 . Тому умовою генерації і те, що ОУ має забезпечувати коефіцієнт посилення рівний трьом. У такому випадку добуток коефіцієнтів пропускання моста Вина та посилення ОУ дасть 1. І відбуватиметься стабільна генерація заданої частоти.

Якби світ був ідеальним, то задавши резисторами в ланцюгу негативного зворотного зв'язку, потрібний коефіцієнт посилення, ми отримали готовий генератор.

Це неінвертуючий підсилювач та його коефіцієнт підсилення визначається співвідношенням:K=1+R2/R1

Але, на жаль, світ не ідеальний. … На практиці виявляється, що для запуску генерації необхідно, щоб у початковий момент коеф. посилення був трохи більше трьох, а далі для стабільної генерації він підтримувався рівним три.

Якщо коефіцієнт підсилення буде менше 3, то генератор заглухне, якщо більше — сигнал, досягнувши напруги живлення, почне спотворюватися, і настане насичення.

При насиченні на виході буде підтримуватися напруга, близька до однієї з напруг живлення. І відбуватимуться випадкові хаотичні перемикання між напругою живлення.

Тому, будуючи генератор на мосту Вина, вдаються до використання нелінійного елемента ланцюга негативної зворотний зв'язок, регулюючого коефіцієнт посилення. У такому разі генератор сам себе врівноважуватиме і підтримуватиме генерацію на однаковому рівні.

Стабілізація амплітуди на лампі розжарювання

У найкласичнішому варіанті генератора на мосту Вина на ОУ застосовується мініатюрна низьковольтна лампа розжарювання, яка встановлюється замість резистора.

При включенні такого генератора в перший момент спіраль лампи холодна і її опір мало. Це сприяє запуску генератора (K>3). Потім, у міру нагрівання, опір спіралі збільшується, а коефіцієнт посилення знижується, поки не дійде рівноваги (K=3).

Ланцюг позитивного зворотного зв'язку, в який був поміщений міст Вина, залишається без змін. Загальна принципова схема генератора виглядає так:

Елементи позитивного зворотного зв'язку ОУ визначають частоту генерації. А елементи негативного зворотного зв'язку – посилення.

Ідея використання лампочки, як керуючого елемента, дуже цікава і використовується до цього дня. Але у лампочки, на жаль, є ряд недоліків:

• потрібен підбір лампочки та струмообмежувального резистора R*.
• при регулярному використанні генератора термін життя лампочки зазвичай обмежується кількома місяцями
• Керуючі властивості лампочки залежать від температури у кімнаті.

Іншим цікавим варіантом є застосування терморезистора із прямим підігрівом. По суті, ідея та сама, тільки замість спіралі лампочки використовується терморезистор. Проблема в тому, що його потрібно для початку знайти і знову таки підібрати його і резистори, що струмообмежують.

Стабілізація амплітуди на світлодіодах

Ефективним методом стабілізації амплітуди вихідної напруги генератора синусоїдальних сигналів є застосування в ланцюзі негативного зворотного зв'язку ОУ світлодіодів ( VD1 і VD2 ).

Основний коефіцієнт посилення задається резисторами R3 і R4 . Інші ж елементи ( R5 , R6 і світлодіоди) регулюють коефіцієнт підсилення у невеликому діапазоні, підтримуючи генерацію стабільної. Резистором R5 можна регулювати величину вихідної напруги в інтервалі приблизно 5-10 вольт.

У додатковому ланцюзі ОС бажано використовувати низькоомні резистори ( R5 і R6 ). Це дозволить пропускати значний струм (до 5мА) через світлодіоди, і вони будуть перебувати в оптимальному режимі. Навіть трохи світитимуться:-)

На наведеній вище схемі, елементи мосту Вина розраховані для генерації на частоті 400 Гц, однак вони можуть бути легко перераховані для будь-якої іншої частоти за формулами, представленими на початку статті.

Якість генерації та застосовуваних елементів

Важливо, щоб операційний підсилювач міг забезпечити необхідний для генерації струм і мав достатню смугу пропускання по частоті. Використання ОУ народних TL062 і TL072 дало дуже сумні результати на частоті генерації 100кГц. Форму сигналу було важко назвати синусоїдальною, скоріше це був трикутний сигнал. Використання TDA 2320 дало ще гірший результат.

А ось NE5532 показує себе з відмінного боку, видавши на виході сигнал дуже схожий на синусоїдальний. LM833 так само впоралася із завданням на відмінно. Так що саме NE5532 та LM833 рекомендуються до використання як доступні та поширені якісні ОУ. Хоча зі зниженням частоти краще себе почуватимуть і інші ОУ.

Точність частоти генерації безпосередньо залежить від точності елементів частотозалежного ланцюга. І в даному випадку важлива не лише відповідність номіналу елемента напису на ньому. Точніші деталі мають кращу стабільність величин при зміні температури.

В авторському варіанті були застосовані резистор типу С2-13±0.5% та слюдяні конденсатори точністю ±2%. Застосування резисторів зазначеного типу обумовлено малою залежністю їхнього опору від температури. Слюдяні конденсатори мало залежать від температури і мають низький ТКЕ.

Мінуси світлодіодів

На світлодіодах варто зупинитись окремо. Їх використання у схемі синус генератора викликано величиною падіння напруги, що зазвичай лежить в інтервалі 1.2-1.5 вольта. Це дозволяє отримувати досить високе значення вихідної напруги.

Після реалізації схеми, на макетній платі, з'ясувалося, що через розкид параметрів світлодіодів, фронти синусоїди на виході генератора не симетричні. Це трохи помітно навіть на наведеній вище фотографії. Крім цього були присутні невеликі спотворення форми синуса, що генерується, викликані недостатньою швидкістю роботи світлодіодів для частоти генерації 100 кГц.

Діоди 4148 замість світлодіодів.

Світлодіоди були замінені на всі улюблені діоди 4148. Це доступні швидкодіючі сигнальні діоди зі швидкістю перемикання менше 4 нс. Схема при цьому залишилася повноцінно працездатною, від описаних вище проблем не залишилося і сліду, а синусоїда набула ідеального вигляду.

На наступній схемі елементи вина моста розраховані на частоту генерації 100 кГц. Також змінний резистор R5 був замінений на постійні, але про це пізніше.

На відміну від світлодіодів, падіння напруги на p-n переході звичайних діодів становить 0.6÷0.7, тому величина вихідної напруги генератора склала близько 2.5 В. Для збільшення вихідної напруги можливе включення декількох діодів послідовно, замість одного, наприклад ось так:

Однак збільшення кількості нелінійних елементів зробить генератор більш залежним від зовнішньої температури. З цієї причини було вирішено відмовитися від такого підходу та використати по одному діоду.

Заміна змінного резистора постійними

Тепер про підстроювальний резистори. Спочатку як резистор R5 був застосований багатооборотний підстроювальний резистор на 470 Ом. Він дозволяв точно регулювати величину вихідної напруги.

При побудові будь-якого генератора дуже бажана наявність осцилографа. Змінний резистор R5 безпосередньо впливає на генерацію як на амлітуду так і на стабільність.

Для представленої схеми генерація стабільна лише невеликому інтервалі опорів цього резистора. Якщо співвідношення опорів більше за потрібне — починається кліпінг, тобто. синусоїда підрізатиметься зверху та знизу. Якщо менше — форма синусоїди починає спотворюватись, а при подальшому зменшенні генерація глухне.

Так само це залежить від використовуваної напруги живлення. Схема, що описується, вихідно була зібрана на ОУ LM833 з харчуванням ±9В. Потім, без зміни схеми, ОУ були замінені AD8616, а напруга живлення на ±2,5В (максимум для цих ОУ). У результаті такої заміни синусоїда на виході підрізалася. Підбір резисторів дав значення 210 і 165 ом, замість 150 і 330 відповідно.

Як підібрати резистори «на око»

У принципі можна залишити і підстроювальний резистор. Все залежить від необхідної точності і частоти синусоїдального сигналу, що генерується.

Для самостійного підбору слід насамперед встановити підстроювальний резистор номіналом 200-500 Ом. Подавши вихідний сигнал генератора на осцилограф і обертаючи резистор підлаштування дійти до моменту коли почнеться обмеження.

Потім знижуючи амплітуду знайти положення, в якому форма синусоїди буде найкращою. Тепер можна випаяти підстроєчник, заміряти величини опорів, що вийшли, і впаяти максимально близькі значення.

Якщо вам потрібний генератор синусоїдального сигналу звукової частоти, можна обійтися і без осцилографа. Для цього, знову ж таки, краще дійти до моменту, коли сигнал, на слух, почне спотворюватися через підрізання, а потім зменшити амплітуду. Зменшувати слід до тих пір, поки спотворення не пропадуть, а потім ще трохи. Це потрібно т.к. на слух не завжди можна вловити спотворення і на 10%.

Додаткове посилення

Генератор синуса був зібраний на здвоєному ОУ і половина мікросхеми залишилася висіти в повітрі. Тому логічно задіяти її під регульований підсилювач напруги. Це дозволило перенести змінний резистор додаткового ланцюга ОС генератора в каскад підсилювача напруги для регулювання вихідної напруги.

Застосування додаткового підсилювального каскаду гарантує найкраще узгодження виходу з навантаженням генератора. Він був побудований за класичною схемою підсилювача, що не інвертує.

Зазначені номінали дозволяють змінювати коефіцієнт посилення від 2 до 5. За потреби номінали можна перерахувати під необхідне завдання. Коефіцієнт посилення каскаду визначається співвідношенням:

K=1+R2/R1

Резистор R1 являє собою суму послідовно включених змінного та постійного резисторів. Постійний резистор потрібен, щоб при мінімальному положенні ручки змінного резистора коефіцієнт посилення не пішов у нескінченність.

Як помічнити вихід

Генератор передбачався до роботи на низкоомную навантаження кілька Ом. Зрозуміло, жоден малопотужний ОУ не зможе видати необхідний струм.

Для умощування, на виході генератора розмістився повторювач TDA2030. Усі смакоти такого застосування цієї мікросхеми описані у статті.

А ось так власне виглядає схема всього синусоїдального генератора з підсилювачем напруги та повторювачем на виході:

Генератор синуса на мосту Вина можна зібрати і на TDA2030 як ОУ. Все залежить від необхідної точності та обраної частоти генерації.

Якщо немає особливих вимог до якості генерації і необхідна частота не перевищує 80-100 кГц, але при цьому передбачається робота на низькоомне навантаження, цей варіант вам ідеально підійде.

Висновок

Генератор на мосту Вина це не єдиний спосіб генерації синусоїди. Якщо ви потребуєте високоточної стабілізації частоти, то краще дивитися в бік генераторів з кварцовим резонатором.

Однак, описана схема, підійде для переважної більшості випадків, коли потрібно отримання стабільного, як за частотою так і амплітудою, синусоїдального сигналу.

Генерація це добре, а як виміряти величину змінної напруги високої частоти? Для цього відмінно підходить схема яка називається.

Матеріал підготовлений виключно для сайту

Пропонований випробувальний звуковий генератор, що формує синусоїдальний сигнал, заснований на мосту Вина, робить дуже низький рівень спотворень синусоїди і працює в діапазоні від 15 Гц до 22 кГц у двох під-діапазонах. Два рівні вихідних напруг - від 0-250 мВ та 0-2,5 В. Схема зовсім нескладна і рекомендована для складання навіть малодосвідченими радіоаматорами.

Список деталей для аудіогенератора

• R1, R3, R4 = 330 Ом
• R2 = 33 Ом
• R5 = 50к здвоєний потенціометр (лінійний)
• R6 = 4.7к
• R7 = 47к
• R8 = 5к потенціометр (лінійний)
• C1, C3 = 0.022uF
• C2, C4 = 0.22uF
• C5, C6 = 47uF електролітичні конденсатори (50v)
• IC1 = TL082 подвійний ОУ з панелькою
• L1 = 28В/40мА лампа
• J1 = BNC роз'єм
• J2 = RCA Jack
• B1, B2 = 9 В Крона

Схема, викладена вище, дуже проста, і має основі подвійний операційний підсилювач TL082, який використовується як генератор і буферний підсилювач. Приблизно за таким типом будують промислові аналогові генератори. Сигнал на виході є достатнім навіть для підключення навушників 8 Ом. У режимі очікування споживаний струм близько 5 мА від кожної батареї. Їх тут дві по 9 вольт, тому що харчування ОУ двополярне. Два вихідні роз'єми різних типів встановлені для зручності. Для надяскравих світлодіодів можна використовувати 4.7к резистори R6. Для стандартних світлодіодів – 1к резистор.

Осцилограма показує фактичний вигляд 1 кгц вихідного сигналу від генератора.

Складання генератора

Світлодіод служить як індикатор увімкнення/вимкнення пристрою. Щодо лампи розжарювання L1, багато типів лампочок були випробувані в процесі збирання і всі працювали непогано. Почніть з вирізування друкованої плати потрібного розміру, травлення, свердління та складання.

Корпус тут напівдерев'яний - напівметалевий. Відріжте два шматки дерева завтовшки по сантиметру для боків корпусу. Відріжте шматок алюмінієвої пластини 2 мм для передньої панелі. І шматок білого матового картону на циферблат шкали. Зігніть два шматки алюмінію, утворюючи тримачі батареї і прикріпіть їх гвинтами до боків.

Генератори сигналу - це пристрої, які призначені в першу чергу для тестування передавачів. Додатково фахівці використовують для вимірювання характеристик аналогових перетворювачів. Тестування модельних передавачів відбувається шляхом імітації сигналу. Це необхідно, щоб перевірити прилад на відповідність сучасним стандартам. Безпосередньо сигнал на пристрій може подаватись у чистому вигляді або з спотворенням. Швидкість його каналами може сильно відрізнятися.

Який вигляд має генератор?

Якщо розглядати звичайну модель генератора сигналів, то на передній панелі можна побачити екран. Необхідний він для того, щоб стежити за коливаннями та проводити керування. У верхній частині екрана розташовується редактор, який пропонує різні функції. Далі нижче йде севенсор, що показує частоту коливань. Під ним розташовується режимний рядок. Рівень амплітуди або усунення сигналу можна регулювати за допомогою двох кнопок. Для роботи із файлами є окрема міні-панель. З її допомогою результати тестування можна зберегти чи відразу відкрити.

Щоб користувач міг змінювати частоту дискретизації, в генераторі є спеціальний регулятор. За числовими значеннями можна досить швидко зробити синхронізацію. Виходи сигналів зазвичай розташовуються в нижній частині пристрою під екраном. Там є копка для запуску генератора.

Саморобні пристрої

Зробити генератор сигналів своїми руками досить проблематично через складність пристрою. Основним елементом обладнання прийнято вважати селектор. Розрахований він у моделі на кілька каналів. Мікросхем у пристрої, як правило, є дві. Для регулювання частоти генератору потрібний синтезатор. Якщо розглядати багатоканальні прилади, то мікроконтролери їм підійдуть серії КН148. Перетворювачі використовуються лише аналогового типу.

Пристрої синусоїдального сигналу

Генератор синусоїдального сигналу мікросхеми використовує прості. Підсилювачі можуть застосовуватися тільки операційного типу. Це потрібно для нормальної передачі сигналу від резисторів на плату. Потенціометри включаються до системи з номіналом не менше 200 Ом. Показник коефіцієнта заповнення імпульсів залежить від швидкості генерації.

Для гнучкої установки пристрою блоки встановлюються багатоканальні. генератор синусоїдального сигналу змінює за допомогою поворотного регулятора. Для тестування приймачів він підходить лише типу, що модулює. Це говорить про те, що каналів у генератора має бути щонайменше п'ять.

Схема низькочастотного генератора

Низькочастотний генератор сигналів (схема показана нижче) включає аналогові резистори. Потенціометри мають бути встановлені лише номіналом 150 Ом. Для зміни величини імпульсу використовують модулятори серії КК202. Генерація у разі відбувається через конденсатори. Між резисторами у схемі має бути перемичка. Наявність двох висновків дозволяє встановити генератор сигналів (низькочастотний) перемикач.

Принцип дії моделі звукового сигналу

Підключаючи генератор частоти, напругу спочатку подають на селектор. Далі змінний струм проходить через зв'язок транзисторів. Після перетворення на роботу включаються конденсатори. Відображаються коливання на екрані за допомогою мікроконтролера. Щоб регулювати граничну частоту, потрібні спеціальні висновки на мікросхемі.

Максимальну вихідну потужність у цьому випадку генератор звукового сигналу може досягти 3 ГГц, але похибка повинна бути мінімальною. Для цього біля резистора встановлюється обмежувач. Фазовий шум системою сприймається за рахунок конектора. Показник фазової модуляції залежить від швидкості перетворення струму.

Схема пристрою змішаних сигналів

Стандартна схема такого типу генератора відрізняється багатоканальним селектором. При цьому виходів на панелі є понад п'ять. У разі граничну частоту максимум можна виставляти 70 Гц. Конденсатори у багатьох моделях є з ємністю трохи більше 20 пФ. Резистори найчастіше включаються номіналом 4 Ом. Час встановлення першого режиму становить середньому 2.5 з.

За рахунок наявності обмежувача пропускання зворотна потужність агрегату може досягати 2 МГц. Частоту спектра у разі можна регулювати з допомогою модулятора. Для вихідного імпеданс є окремі виходи. рівня у схемі дорівнює менше 2 Дб. Перетворювачі стандартних систем є серії РР201.

Прилад сигналів довільної форми

Ці прилади розраховані на малу похибку. Режим гнучкої послідовності у яких передбачено. Стандартна схема селектора передбачає шість каналів. Мінімальний параметр частоти дорівнює 70 Гц. Позитивні імпульси генератором цього типу сприймаються. Конденсатори в ланцюзі ємність мають не менше 20 пФ. Вихідний опір пристроєм витримується до 5 Ом.

За параметрами синхронізації дані генератори сигналу дуже відрізняються. Пов'язано це, зазвичай, з типом коннектора. Через війну час наростання коливається від 15 до 40 нс. Усього режимів у моделях є два (лінійний, а також логарифмічний). З їхньою допомогою амплітуду можна змінювати. Похибка частоти у разі становить менше 3%.

Модифікації складних сигналів

Для модифікації складних сигналів фахівці використовують у генераторах лише багатоканальні селектори. Підсилювачами вони обладнуються обов'язково. Для зміни режимів роботи використовують регулятори. Завдяки перетворювачу струм стає незмінним з 60 Гц. Час наростання у середньому має становити трохи більше 40 нс. З цією метою мінімальна ємність конденсатора дорівнює 15 пФ. Опір системою для сигналу має сприйматися близько 50 Ом. Спотворення при 40 кГц становить зазвичай 1%. Таким чином, для тестування приймачів генератори можуть застосовуватися.

Генератори із вбудованими редакторами

Генератори вказаного типу дуже прості в налаштуванні. Регулятори у них розраховані на чотири позиції. Таким чином, рівень граничної частоти можна налаштовувати. Якщо говорити про час встановлення, то він у багатьох моделях складає 3 мс. Досягається це з допомогою мікроконтролерів. Поєднуються вони з платою за допомогою перемичок. Обмежувачі пропускання в генераторах цього типу не встановлюються. Перетворювачі за схемою пристрою знаходяться за селекторами. Синтезатори у моделях застосовуються рідко. Максимальна вихідна потужність пристрою становить 2 МГц. Похибка у разі допускається лише 2%.

Пристрої з цифровими виходами

Генератори сигналу із цифровими виходами конекторами оснащуються серії КР300. Резистори, своєю чергою, включаються номіналом щонайменше 4 Ом. Таким чином, внутрішній опір резистором витримується велике. Тестувати дані пристрою здатні приймачі потужністю не більше 15 В. З'єднання з перетворювачем здійснюється тільки через перемички.

Селектори в генераторах можна зустріти три- та чотириканальні. Мікросхема у стандартному ланцюзі, як правило, застосовується типу КА345. Перемикачі для вимірювальних приладів використовують тільки ті, що повертаються. Імпульсна модуляція в генераторах відбувається досить швидко, а досягається за рахунок високого коефіцієнта проходження. Також слід враховувати малий рівень широкосмугового шуму лише на рівні 10 дБ.

Моделі з високою тактовою частотою

Генератор сигналів із високою тактовою частотою відрізняється великою потужністю. Внутрішнє опір він здатний в середньому витримувати 50 Ом. Смуга пропускання таких моделей зазвичай дорівнює 2 ГГц. Додатково слід враховувати, що конденсатори використовуються ємністю щонайменше 7 пФ. Таким чином, максимальний струм витримується на позначці 3 А. Спотворення в системі максимум може становити 1%.

Підсилювачі, як правило, у генераторах можна зустріти лише операційного типу. Обмежувачі пропускання ланцюга встановлюються спочатку, і навіть наприкінці. Конектор для вибору типу сигналів є. Мікроконтролери можна зустріти найчастіше серії РРК211. Селектор щонайменше розрахований на шість каналів. Регулятори поворотні у таких пристроях є. Максимум граничну частоту можна виставляти 90 Гц.

Робота генераторів логічних сигналів

Даний генератор сигналів резистори має номіналом не більше 4 Ом. У цьому внутрішній опір тримається досить високий. Для зменшення швидкості передачі сигналу встановлюються типи. Висновків на панелі, як правило, є три. З'єднання з обмежувачами пропускання відбувається лише через перемички.

Перемикачі у приладах встановлені поворотні. Можна вибирати два режими. Для фазової модуляції генератори сигналу зазначеного типу можуть використовуватися. Параметр широкосмугового шуму в них не перевищує 5 дБ. Показник частотної девації, як правило, знаходиться на позначці 16 МГц. До недоліків можна віднести тривалий час наростання, і навіть спаду. Пов'язано це з низькою пропускною здатністю мікроконтролера.

Схема генератора з модулятором МХ101

Стандартна схема генератора із таким модулятором передбачає наявність селектора на п'ять каналів. Це дає можливість працювати у лінійному режимі. Максимальна амплітуда при низьких навантаженнях витримується в 10 пік. Зміщення постійної напруги відбувається досить рідко. Параметр вихідного струму знаходиться на позначці 4 А. Похибка частоти максимум здатна доходити до 3%. Середній час наростання у генераторів із такими модуляторами дорівнює 50 нс.

Форма сигналу меандр сприймається системою. Тестувати приймачі за допомогою цієї моделі можна потужністю не більше 5 В. Режим логарифмічної розгортки дозволяє успішно працювати з різними вимірювальними приладами. Швидкість перебудови панелі можна змінювати плавно. За рахунок високого вихідного опору навантаження з перетворювачів знімається.

Принципова схема саморобного генератора широкодіапазонного синусоїдального сигналу для лабораторних цілей, виконаний на мікросхемі МАХ038. Синусоїдальний генератор є одним із найважливіших приладів лабораторії радіоаматора. Зазвичай роблять два генератори, низькочастотний і високочастотний.

Низькочастотний роблять на операційному підсилювачі, охопленому ланцюгом зворотного зв'язку з мостом Винна, а плавне налаштування здійснюється здвоєним змінним резистором. ВЧ-генератор роблять на основі транзисторного LC-генератора з налаштуванням змінним конденсатором або варикапом.

Мікросхема МАХ038

Використовуючи мікросхему МАХ038, можна зробити широкосмуговий генератор синусоїдального сигналу, від одиниць Гц до десятків МГц. При цьому плавне налаштування буде одинарним змінним резистором, а котушок взагалі не буде. Мікросхема МАХ038 призначена для побудови схем генераторів.

Функціональна схема мікросхеми показана малюнку 1. А малюнку 2 наводиться типова схема, рекомендована виробником для побудови схеми генератора синусоїдального сигналу. Саме там наводиться формула до розрахунку частоти.

Мікросхема за такою схемою може генерувати синусоїдальний сигнал у дуже широкому діапазоні частот, від одиниць і навіть часток Гц, то 20 МГц. Що дозволяє її використовувати в різних схемах і пристроях, включаючи і гетеродини приймальних пристроїв.

Мал. 1. Функціональна схема мікросхеми МАХ038.

Мал. 2. Типова схема включення мікросхеми МАХ038.

Принципова схема

На основі типової схеми синусоїдального генератора (рис.2) виконана схема широкодіапазонного лабораторного генератора синусоїдального сигналу (рис. 3), що генерує частоту від 2 Гц до 20 МГц в семи піддіапазонах, що перемикаються. Що дозволяє використовувати цей генератор як налаштування НЧ апаратури, так РЧ апаратури.

Як зазначено у формулі на рис.2, частота генерації залежить від ємності конденсатора, включеного між висновком 5 і загальним нулем живлення, і опору резистора між висновками 10 і 1. Для можливості та зручності роботи в такому широкому діапазоні частот діапазон розбитий на сім піддіапазонів , які перемикаються перемикачем S1 шляхом перемикання конденсаторів між виведенням 5 та загальним нулем.

Мал. 3. Принципова схема широкодіапазонного синусоїдального генератора сигналів.

Плавне налаштування всередині кожного діапазону здійснюється двома послідовно включеними змінними резисторами R4 і R5, при цьому резистор R5 служить для грубої установки частоти, a R4, нижчого опору, для точної установки частоти. Шкали у генератора немає, нею служить цифровий частотомір, що підключається до гнізда Х2.

Якщо передбачається забезпечити генератор шкалою настройки, то схему плавного налаштування потрібно зробити на основі одного змінного резистора, багатооборотного та з лінійним законом зміни опору.

Вихідний синусоїдальний сигнал знімається з виведення 19 і надходить на гніздо Х2 для подачі на вхід контрольного частотоміра. А також через регулятор вихідної змінної напруги на резисторі R7 на вихід - роз'єм ХЗ, і на атенюатор на резисторах R7-R10, що дозволяє знизити вихідну напругу в 10, 100 і 1000 разів. Живлення повинне бути від двополярного стабілізованого джерела ±5V.

Деталі та монтаж

Монтаж виконаний без застосування друкованої плати, у жерстяному коробі розміром 150x100x50 мм. Короб служить одночасно і шиною загального дроту живлення. Мікросхема у корпусі DIP-20.

Монтаж виконаний в такий спосіб. Усі висновки мікросхеми А1, крім тих, що з'єднуються із загальним нулем живлення, відігнуті у горизонтальне положення. Висновки, з'єднані із загальним дротом залишені як є, і припаяні до дна вищезгаданого жерстяного короба.

Після того, як мікросхема жорстко закріпилася висновками, припаяними до загального дроту, решта монтажу виконаний об'ємним способом на інших висновках мікросхеми. А також на висновках роз'ємів, резисторів R4, R5, R6 і галетного перемикача S1.

Значення ємностей С6-С12 вказані на схемі так, вони не підбиралися точно, тому реальні піддіапазони відрізняються від зазначених на схемі. Якщо потрібно виставити точні піддіапазони, потрібно точно підібрати ємності С6-С12, підключаючи до них додаткові конденсатори.

Але це має значення лише якщо генератор працюватиме з власною механічною шкалою. При роботі в парі з частотоміром точна добірка С6-С12 не завжди потрібна, так як частота, що генерується, видно на табло цифрового частотоміра.

Кручинін П. С. РК-2016-09.