Схема низкочастотный генератор: Схемы НЧ и ВЧ генераторов сигналов в каталоге схем и документации на QRZ.RU

Содержание

Схема низкочастотного генератора » Паятель.Ру


Низкочастотный генератор является одним из необходимых приборов в радиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты. Генератор НЧ может быть источником НЧ сигнала, необходимого для работы других приборов (измерительных мостов, модуляторов и др.). Желательно чтобы ГНЧ вырабатывал не только синусоидальное, но и прямоугольное напряжение логического уровня, скважность и амплитуду которого можно регулировать.


Принципиальная схема генератора показана на рисунке 1. Схема состоит из низкочастотного синусоидального генератора на операционном усилителе А1, аналогичного схеме генератора из Л.1, и формирователя прямоугольных импульсов на микросхеме D1.

Схема синусоидального генератора традиционная. Операционный усилитель, при помощи положительной обратной связи (С1-С3, R3, R4, R5, С4-С6) выполненной по схеме моста Винна, переведен в режим генерации. Избыточная глубина положительной обратной связи, приводящая к искажению выходного синусоидального сигнала, компенсируется отрицательной ОС R1-R2.

Причем, R1 подстроечный, чтобы с его помощью можно было установить величину ОС такой, при которой на выходе операционного усилителя неискаженный синусоидальный сигнал наибольшей амплитуды.

Лампа накаливания Н1 включена на выходе ОУ в его цепи обратной связи. Вместе с резистором R16 лампа образует делитель напряжения, коэффициент деления которого зависит от протекающего через него тока (лампа Н1 выполняет функции терморезистора, увеличивая свое сопротивление от нагрева, вызванного протекающим током).

Частота устанавливается двумя органами управления, — переключателем S1 выбирают один из трех поддиапазонов «20-200 Гц», «200-2000 Гц» и «2000-20000 Гц». Реально диапазоны немного шире и частично перекрывают друг друга. Плавная настройка частоты производится сдвоенным переменным резистором R5. Желательно чтобы резистор был с линейным законом изменения сопротивления.

Сопротивления и законы изменения составных частей R5 должны быть строго одинаковыми, поэтому, применение самодельных сдвоенных резисторов (сделанных из двух одиночных) недопустимо. От точности равенства сопротивлений R5 сильно зависит коэффициент нелинейных искажений синусоидального сигнала.

На оси переменного резистора закреплена ручка со стрелкой (как у галетных приборных переключателей) и простая шкала для установки частоты. Для точной установки частоты используют цифровой частотомер, входящий в состав лаборатории.

Выходное напряжение плавно регулируют переменным резистором R6. С этого резистора поступает НЧ напряжение на милливольтметр лаборатории, чтобы можно было установить необходимое выходное напряжение. Понизить установленное значение в 10 и 100 раз можно при помощи аттюнеатора на резисторах R12-R14.

Максимальное выходное напряжение НЧ генератора, ~ 1,0V. Для формирования импульсов служит ключ на транзисторе VT2 и три логических элемента на микросхеме D1. Выходной уровень ШОП логики.

Транзистор VT2 включен по схеме ключа. Это значит, что при достижении на его базе напряжения определенного уровня он лави-нообрано открывается. На базу транзистора переменное напряжение с выхода генератора подается через делитель R9-R10. При помощи R9 можно устанавливать величину минимального напряжения, при котором открывается VT2.

Благодаря диоду VD1, который создает на эмиттере транзистора небольшое отрицательное напряжение смещения, этот порог можно устанавливать от 0,1V до 1V. То есть, до максимального значения выходного напряжения генератора.

В зависимости от того, как установлен этот порог, транзистор VT2 будет открываться и закрываться на определенных участках положительной полуволны низкочастотного напряжения. И от этого будет зависит ширина импульсов, возникающих на коллекторе транзистора. Окончательно прямоугольную форму импульсам предают элементы микросхемы D1. С гнезд Х4 и Х5 можно снимать противофазные импульсы.

Регулируют амплитуду выходных прямоугольных импульсов изменяя напряжение питания микросхемы D1 в пределах от 9,5 до 3,5V. Регулятор напряжения выполнен на транзисторе VT1. Выключают генератор тумблером на два направления S2, отключающим генератор от источника двуполярного напряжения ±10V.

Большинство деталей расположено на печатной плате. В корпусе лаборатории плата на двух уголках установлена перпендикулярно передней панели. Все регуляторы-резисторы, переключатели и разъемы расположены на передней панели. Многие детали (см. рис. 2) смонтированы на их выводах.

Переключатель S1 галетный на три направления и три положения. Используются только два направления. Выключатель S2 — тумблер на два направления. Все разъемы — коаксиальные разъемы от видеотехники. Дроссели L1 и L2 — от модулей цветности старых телевизоров УСЦТ (можно использовать любые дроссели индуктивностью не менее 30 мкГн). Лампа накаливания Н1 — индикаторная, с гибкими проволочными выводами (похожа на светодиод), на напряжение 6,3V и то 20 mА. Можно использовать и другую лампу на напряжение 2,5-13,5V и ток не более 0,1 А.

Налаживать генератор желательно используя частотомер и осциллограф. В этом случае, подстройкой резистора R1 добиваются максимального и неискаженного переменного синусоидального напряжения на выходе генератора, во всем диапазоне частот (это, обычно, соответствует величине выходного переменного напряжения 1V).

Затем, более точным подбором R4 и R3 (эти сопротивления должны быть одинаковы) устанавливают диапазоны перестройки частоты. Если используются недостаточно точные конденсаторы С1-С6 может понадобиться их подбор или включение параллельно им «достроечных» конденсаторов меньшей емкости.

Если нет осциллографа, настроить генератор с удовлетворительным качеством можно и при помощи милливольтметра переменного тока. Нужно установить R6 в положение максимального выходного напряжение (вверх по схеме), подключить милливольтметр в Х1 и подстраивать R1 так, чтобы милливольтметр показывал где-то 0,8-1,1V во всем частотном диапазоне.

СХЕМА ГЕНЕРАТОРА НИЗКОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА

Функциональный генератор — это несомненно полезный инструментом в радиолюбительской лаборатории, простейший нужно иметь под рукой всегда, так как с ним заметно упрощается настройка и проверка многих устройств, особенно звуковоспроизводящих. Для его создания есть много разных схем в Интернете, некоторые более сложные и мощные, некоторые очень простые — пара транзисторов. Предлагаемая схема и не сложная, и выдаёт достаточно качественный сигнал, со всеми сопутствующими регулировками, поэтому решено было сделать её.

Схема генератора НЧ сигнала

Генератор может выдавать прямоугольный сигнал с регулировкой частоты и ширины импульса. Амплитуда может быть также изменена при помощи пайки резисторов на разные значения в делителе напряжения на выходе, может это немного трудоемко, но если он будет использоваться в цифровых проектах, с микросхемами, то там не очень нужна регулировка амплитуды. В любой момент можете поставить переменный резистор.

Генератор строится на основе двух элементах 1A и 1B, это классическая схема используется во многих других похожих схемах. Переключатель С1 и конденсаторы С1-С8 выбирают частоту. Тут чем больше емкость, тем ниже частота генерации. Выставляя выключатель в разные состояние, мы можем выбрать какие подключены конденсаторы и соответственно выходная частота. Конечно же можно и тут ввести плавную регулировку резистором, только нужно было именно так сделать. Регулятор R2-R4, диоды D1, D2 меняют ширину импульса.

Элементы CD4093 IC1C, IC1D — это буфер. Делитель напряжения R5 — R6 может быть использован для уменьшения амплитуды сигнала. На осциллографе при испытаниях видно, что сигнал отличный с минимальными шумами. Напряжение питания устройства согласно паспорту к данной микросхеме. Можно например брать 5 В от USB, оформив генератор сигнала НЧ в виде небольшой коробочки с соответствующим штекером под USB гнездо.

   Инструменты радиолюбителя

Как сделать дешевый низкочастотный генератор шума

Генераторы шума довольно часто используются в инженерной практике для формирования сложных спектров, необходимых для достоверного анализа устойчивости трактов передачи информации. Применение шумовых сигналов для низкочастотных цепей имеет тот плюс, что, как правило, передаточные функции данных цепей могут быть приравнены к фильтрам низкой частоты (ФНЧ), чьи передаточные функции описываются полиномами низших порядков. Как известно из теории передачи информации, полоса пропускания белого шума для таких фильтров не соответствует полосе пропускания гармонических сигналов, которые обычно используются при тестировании. Так, для ФНЧ первого порядка — а это самый распространенный на практике вариант представления низкочастотного усилителя — полоса пропускания белого шума превышает полосу пропускания синусоидального сигнала в 1,571 раза [1]. Кроме приведенных примеров, генераторы шума находят применение в генераторах случайных чисел, электронных музыкальных инструментах и для создания маскирующих сигналов.

На практике автор статьи использовал генераторы шума как базовый компонент генераторов случайных чисел, для анализа низкочастотных устройств на воздействие сложных некоррелированных сигналов, для отладки устройств, выделяющих полезный сигнал из сложного зашумленного спектра. Одной из самых интересных работ автора был анализ прохождения через систему слуховых косточек сложного аудиосигнала, который замещался шумом. Работа была направлена на решение вопросов оптимального протезирования в отоларингологии (руководитель работ — профессор, д. м. н. А. Д. Гусаков). Именно использование шумового сигнала позволило по-новому взглянуть на некоторые процессы, участвующие в формировании кривых Флетчера — Мансона (кривые равной слышимости). Без учета этих процессов наблюдался феномен, когда по аудиометру пациент после протезирования имел нормальное звуковосприятие (для проверки при аудиометрии используются тональные сигналы), а в реальной жизни терял распознавание речи (реально это сигналы с широким спектром).

В последнее время автором были успешно завершены ОКР с использованием шумовых сигналов, предусматривавшие создание двух изделий специального назначения. Первое изделие должно было реагировать на возрастание уровня инфранизкочастотных шумов относительно предварительно зафиксированного их среднеквадратичного значения. Задача второго — выделение из зашумленного в относительно широком диапазоне сигнала полезного некоррелированного сигнала. Именно для этих изделий и был разработан предлагаемый прибор. Электрическая принципиальная схема генераторной части прибора представлена на рис. 1.

Рис. 1. Генератор низкочастотного шума

В основе прибора в качестве первичного источника шума — генератор шума 2Г401В производства Новосибирского завода полупроводниковых приборов [2] (на рис. 1 обозначен как VD2). Выбор пал на этот диод потому, что он имеет наибольшую спектральную плотность напряжения (S) из всей серии диодов 2 Г401, а именно — не менее 30 мкВ/√Гц в нормальных климатических условиях. Граничная частота генерации шума — не менее 1 МГц, а гарантированная нижняя частота генерации шума не превышает 2 Гц. Неравномерность спектральной характеристики во всем диапазоне частот — не более +4 дБ. Поскольку прибор предназначен для формирования низкочастотных шумов в звуковом диапазоне, то в заданном диапазоне частот начальная неравномерность спектральной характеристики значительно ниже и является практически линейной. Нормирование спектральной характеристики генераторов шума типа 2Г401В дает преимущества в их использовании по сравнению с более дешевыми вариантами — стабилитронами [5], обратносмещенными p‑n‑переходами транзисторов или выходным напряжением шумов компенсационных стабилизаторов напряжения [5, 7].

Необходимый для функционирования генератора шума (VD2) ток 50 мкА задан резисторами R8, R10. Включение диода в цепь первичного источника напряжения вызвана требованием обеспечить его рабочее напряжение на уровне не менее 6 В. Выделение необходимого спектра шумового сигнала (если нужен спектр уже, чем 2 Гц — 28 кГц) осуществляется добавочным фильтром, который устанавливается непосредственно между диодом VD2 и схемой нормирования среднеквадратичного уровня выходного напряжения на ИМС DA1. Нормирование выходного шумового сигнала по среднеквадратичному уровню необходимо по нескольким причинам. Во‑первых, разные экземпляры диодов 2Г401В имеют различные значения спектральной плотности напряжения. Спектральная плотность напряжения зависит от вариации характеристик конкретного экземпляра диода, тока через диод, температуры, сопротивления и емкости нагрузки, сопротивления генератора тока формирующего рабочий ток диода [2]. Для примера на рис. 2 представлена область изменения спектральной плотности напряжения для диода 2Г401В только от величины постоянного тока.

Рис. 2. Область изменения спектральной плотности напряжения диода 2Г401В в зависимости от постоянного рабочего тока

Как можно видеть из приведенной зависимости, разброс достаточно существенный. При увеличении температуры окружающей среды до +70 °С (согласно [2]) уменьшение спектральной плотности напряжения может составить до двух раз. Во‑вторых, использование фильтров, выделяющих необходимую область спектра шума, в свою очередь будет уменьшать среднеквадратичное напряжение шумов на выходе фильтра. Так, согласно техническим условиям [2], при минимальном значении спектральной плотности напряжения S = 30 мкВ/Гц для полосы частот 2 Гц — 28 кГц среднеквадратичное напряжение шумов будет равно:

S×√Δf = 30×(28000–2) = 5,02 мВ,

для полосы частот 2–1000 Гц составит:

30×(1000–2) = 0,95 мВ,

а для полосы частот 2–100 Гц составит всего:

30×(100–2) = 0,3 мВ.

Таким образом, если не осуществить нормирование выходного напряжения генератора шума (как это имеет место в [5]), то в ходе измерений необходима постоянная калибровка прибора, что затруднит его использование. Нормирование выходного сигнала по среднеквадратичному уровню осуществляется каскадом на ИМС SSM2166S (Analog Devices, Inc.) [3]. Данная ИМС представляет собой усилитель с компрессией сигнала, которая задается внешним резистором. Причем схема автоматической регулировки усиления (АРУ) работает именно по среднеквадратичному уровню входного сигнала. Передаточная характеристика устройств на базе этой ИМС представлена на рис. 3.

Рис. 3. Передаточные характеристики схем на базе ИМС SSM2166

Подробное описание практической схемы такого усилителя с заданной компрессией, выполненного на SSM2166, приведено в [4]. Встроенный в SSM2166 усилитель, управляемый напряжением (VCA), обеспечивает необходимое усиление, которое динамически регулируется контуром управления так, чтобы сохранить установленную пользователем характеристику сжатия. Степень сжатия может быть установлена от 1:1 до 15:1 относительно определенной пользователем точки поворота. Сигналы выше точки поворота ограничиваются таким образом, чтобы предотвратить перегрузку и устранить эффект «схлопывания». При установке степени сжатия 1:1 усилитель, управляемый напряжением (VCA) ИМС SSM2166, может быть сконфигурирован с усилением до 20 дБ. Это усиление будет дополнением к изменяемому усилению в режимах сжатия. Входной усилитель микросхемы может быть сконфигурирован внешними элементами для обеспечения усиления от 0 до 20 дБ. Убывающее экспандирование (так называемый шумовой затвор) предотвращает усиление шума и внешних помех, лежащих ниже заданного уровня входного сигнала. ИМС серии SSM21xx содержат запатентованный детектор среднеквадратичного значения (AVG). Время усреднения (интеграции) задается внешним конденсатором (обычно используется конденсатор емкостью от 2 до 47 мкФ). Хочу обратить внимание читателей на важный момент. ИМС SSM2166 выпуска до 2009 года не имели на корпусе в строке маркировки буквы «А» (этого суффикса при заказе нет). ИМС, изготовленные после 2009 года, имеют иные номиналы резисторов для установки глубины компрессии. Я советую использовать ИМС SSM2166 выпуска после 2009‑го и последний вариант спецификации, рекомендованный в перечне литературы. Встречающийся в Интернете предыдущий вариант спецификации (Rev.D от 2009 года) имел неточности в разделах, описывающих установку степени компрессии, и в методике установки точки вращения.

Коэффициент усиления каскада на ИМС SSM2166 (D2, рис. 2) примерно 40 дБ, глубина компрессии (15:1), постоянная интегрирования, шумовой затвор и точка поворота выбраны оптимальными для решения поставленной задачи. Как уже отмечалось, детально с их установкой можно ознакомиться в [3, 4]. Уровень выходного сигнала каскада на D2, равный 0,775 В, устанавливается подстроечным резистором R22. Это обеспечит пик-фактор выходного сигнала не менее 3, что достаточно для указанной области применения (как известно, пик-фактор речи составляет 12 дБ). Если требуется больший пик-фактор, то уровень выходного напряжения должен быть установлен ниже.

На выходе генератора установлен буферный выходной каскад на ИМС D3 с регулировкой усиления, поскольку ИМС SSM2166 не имеет защиты от коротких замыканий и имеет низкую нагрузочную способность, а для эффективного использования генератора требуется регулировка уровня выходного сигнала. В рассматриваемом генераторе выходной каскад выполнен на операционном усилителе LMC7101BIM5, частота среза усилителя выбрана равной 28 кГц, при максимальном усилении. Тип операционного усилителя для данной схемы некритичен. Важно, чтобы он был типа rail-to-rail по выходу и обеспечивал работоспособность от однополярного питающего напряжения +5 В. Регулятор усиления (R7) в практической конструкции прибора — это переменный резистор с понижающим редуктором. Выходное сопротивление генератора стандартное — 600 Ом.

Еще одной особенностью предлагаемого генератора является предусмотренная его конструкцией возможность добавления в спектр шумового сигнала внешних сигналов. Смешение сигналов осуществляется в буферном выходном каскаде. Сигнал подается на внешний вход «Внеш. ». Входное сопротивление этого входа стандартное — 600 Ом. Регулировка такого комплексного сигнала — общая. При необходимости шумовой сигнал можно отключать нажатием на кнопку «Шум ОТКЛ». В том случае если внешний сигнал был подан, он потупит на тестируемое устройство без шумовой составляющей. Причем все шумы, имеющиеся на входе каскада на DA1, будут подавлены не менее чем на 60 дБ, так как сработает шумовой затвор ИМС SSM2166 (рис. 4).

Рис. 4. Масштабирующий усилитель

Если необходима ступенчатая регулировка выходного сигнала, то устройство может быть дополнено масштабирующим усилителем (на рис. 1 показан как опционный), схема такого усилителя приведена на рис. 4. Именно этот выходной каскад использован в практическом варианте исполнения генератора.

Масштабирующий усилитель позволяет выбрать один из четырех диапазонов установки выходного напряжения 0–1 мВ, 0–10 мВ, 0–100 мВ, 0–1 В. Приоритет имеет переключатель наименьшего диапазона.

В качестве фильтров, выделяющих необходимую область спектра шума, рекомендуется использовать фильтр не ниже четвертого порядка. В практическом варианте исполнения прибора предусмотрен фильтр на специализированной ИМС LTC1563-2CGN [6] (рис. 5). Ее применение оправдано малым уровнем собственных шумов, простотой реализации на ней фильтров высоких порядков, отсутствием внешних частотозадающих конденсаторов и имеющейся на сайте компании Linear Technology свободной программой для расчета.

Рис. 5. Пример реализации фильтра низкой частоты Баттерворта 4 го порядка (частота среза 5 кГц) на ИМС LTC1563-2CGN

Питание прибора осуществляется от гальванических элементов (в оригинальном генераторе от внешнего аккумулятора напряжением 12,6 В).

Описанный прибор особенно будет полезен всем, кому требуется генератор шума в полевых условиях, и особенно тем, кто не так часто использует подобные генераторы. Стабильность в работе, отсутствие необходимости постоянной подстройки, дешевизна и универсальность прибора (как отмечалось, он может быть настроен на любой нужный спектр шума и добавить в него внешний сигнал) является веским аргументом и избавит потребителя от покупки весьма дорогостоящего профессионального генератора. Внешний вид генератора шума, который используется автором статьи, можно увидеть на рис. 6.

Рис. 6. Внешний вид генератора шума

Общее решение предлагаемого генератора в кратком описание впервые было опубликовано в [8].

Литература
  1. Достал И. Операционные усилители. Пер. с англ. М.: Мир, 1982.
  2. Кремниевые p‑n‑генераторы шума 2Г401А‑2Г401В 
  3. SSM2166 Microphone Preamplifier with Variable Compression and Noise Gating. Rev.E, 2013. Analog Devices Inc.
  4. Рентюк В. Практика использования ИМС усилителей с АРУ серии SSM21xx // Радиолоцман. 2014. Май. Июнь.
  5. Hageman S. White noise source flat from 1Hz to 100kHz. EDN. 2013. September 12.
  6. LTC1563-2/LTC1563-3 Active RC, 4th Order Lowpass Filter Family LT 1205 REV A Linear Technology Corp. 2005.
  7. Рентюк В. Высокоэффективный генератор шума на базе стабилизатора напряжения // Компоненты и технологии. 2014. № 1.
  8. Rentyuk V. Versatile noise generator tests signal recovery gear // EDN. 2014. May, 19.

Схема низкочастотного генератора качающейся частоты (ГКЧ)

Генератор качающейся частоты, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, в сочетании с осциллографом позволяет визуально наблюдать частотные характеристики усилителей низкой частоты (УНЧ), НЧ фильтров, трансформаторов и других устройств.

Он может быть также использован в качестве обычного звукового генератора, работающего в диапазоне 20 гц — 20 кгц. Максимальное выходное напряжение 1 в.

Основные узлы прибора: генераторы плавной и фиксированной частоты, реактивная лампа, смеситель, двухкаскадный УНЧ, генератор пилообразного напряжения и выпрямители.

Принципиальная схема

Генератор фиксированной частоты собран на триодной части лампы Л1 по осцилляторной схеме. Частота кварца Пэ 7 Мгц. Генератор плавной частоты собран на левом триоде лампы Л4 по трехточечной схеме с автотрансформаторной обратной связью.

Колебательный контур образован катушкой индуктивности L1, конденсаторами постоянной емкости С10, С11, С13, подстроечным конденсатором CI2 и выходной динамической емкостью правого триода лампы Л4.

Реактивная лампа (правый трнод Л4) присоединена к колебательному контуру L1, С10, С11, С12, С13 последовательно с разделительным конденсатором С14, который также входит в колебательный контур.

Выходная емкость реактивной лампы при изменении отрицательного напряжения, подаваемого на ее управляющую сетку с потенциометра R17, принимает различные значения. Таким образом, изменяя напряжение на сетке реактивной лампы, можно воздействовать на частоту генератора плавной частоты.

Как известно, осуществить плавное перекрытие всего диапазона звуковых частот с помощью существующих способов частотной модуляции практически не представляется возможным, поэтому в данном приборе применен принцип биений, позволяющий сравнительно легко получить требуемый диапазон перекрытия частоты.

Рис. 1. Принципиальная схема генератора качающейся частоты (ГКЧ).

Смеситель работает на гептодной части лампы Л1. Он служит для преобразования высокочастотных напряжений обоих генераторов в напряжение звуковой частоты.

На первую сетку этой лампы через конденсатор С8 подается напряжение генератора плавной частоты, на третью — напряжение кварцевого генератора. В результате преобразования частоты на резисторе R4, включенном в анодную цепь смесителя, будет выделяться наряду с напряжениями различных частот и напряжение разностной частоты.

Для уменьшения явления затягивания генератор плавной частоты работает на частоте вдвое меньшей, чем кварцевый генератор, т. е. на частоте 3,5 Мгц. Таким образом, напряжение звуковой частоты будет результатом биений между колебаниями основной частоты кварцевого генератора fkв и второй гармоники генератора плавной частоты 2fпл Совершенно ясно, что при изменении частоты плавного генератора 2fпл будет изменяться и частота звуковых колебаний.

При равенстве частот fкв = 2fпл будут наблюдаться нулевые биения. Для повышения стабильности «нуля» прибора питание анодных цепей лампы Л4, триодной части и экранирующей сетки Л1 осуществляется стабилизированным напряжением, снимаемым со стабилитрона Л7.

С анодной цепи смесителя напряжение звуковой частоты через конденсатор С3 подается на вход первого УНЧ, работающего на лампе Л2 по обычной резистивной схеме.

Конденсатор С5 блокирует высокочастотные составляющие напряжения. Нагрузкой УНЧ служит резистор R6, с которого напряжение НЧ подается на выходной каскад. Выходной каскад работает на лампе Л3 в режиме катодного повторителя.

Напряжение НЧ с нагрузки катодного повторителя (R10) через конденсатор С7 подается на потенциометр R11. Изменяя положение движка этого потенциометра, можно изменять уровень выходного напряжения на гнездах Гн1, Гн2.

Генератор пилообразного напряжения собран по обычной схеме на тиратроне Л6. Пилообразное напряжение с конденсатора С21 подается на вход разделительного каскада, собранного на лампе Л5 по схеме катодного повторителя. С нагрузки R21 напряжение «пилы» подается на горизонтальный вход осциллографа (Гн3, Гн4). Одновременно с движка этого потенциометра напряжение подается на потенциометр R17.

При изменении положения движка потенциометра R17 изменяется амплитуда пилообразного напряжения, подаваемого на сетку реактивной лампы, а следовательно, н девиация частоты.

При работе в режиме звукового генератора переключатель В1 устанавливается в положение 2. В этом случае перекрытие диапазона звуковых частот осуществляется изменением смещения на управляющей сетке правого триода Л4 с помощью потенциометра R17, шкала которого градуируется по частоте.

Для работы в режиме генератора качающейся частоты переключатель В1 устанавливают в положение 1, при этом на сетку реактивной лампы наряду с отрицательным смещением подается и пилообразное напряжение. Отсчет максимальной частоты девиации также осуществляется по шкале потенциометра R17.

Низковольтный выпрямитель цепей смешения собран по однополупериодной схеме на диоде Д2. Стабилизация напряжения смещения осуществляется стабилитроном Д1. Высоковольтный выпрямитель собран по обычной мостовой схеме на диодах Д3—  Д6.

Детали и конструкция

Трансформатор питания Тр1 выполнен на сердечнике УШ22Х27. Сетевая обмотка I содержит 625 (110в)+75(127в)+550(220в) витков провода ПЭВ-1 0,25; обмотка II— 1200 витков провода ПЭВ-1 0,16; обмотки III и IV по 40 витков провода ПЭВ-1 1,0 и ПЭВ-1 0,2 соответственно. Дроссель фильтра Др1 выполнен на сердечнике Ш16Х24 с воздушным зазором величиной 0,1 мм. Обмотка дросселя содержит 3500 витков провода ПЭВ-1 0,12.

Практически в приборе можно применить трансформатор питания мощностью 40— 60 вт от приемника или радиолы типа «Рекорд-53М», «Огонек» и т. п. н дроссель от любого лампового радиоприемника. Имеющиеся на трансформаторе обмотки для накала ламп и кенотрона соединяют последовательно.

Потенциометр R17 типа СП-1 (группы «А»), Так как у всех потенциометров токопроводящий слой вначале и конце дает резкое изменение сопротивлений, необходимо ограничить ход движка.

Переключателем В1 может служить обычный тумблер. Катушка индуктивности L1 намотана на полистироловом каркасе диаметром 12 мм с ферритовым сердечником н содержит 50 витков провода ПЭЛ 0,44 с отводом от 12-го витка.

Прибор смонтирован на дюралевом шасси размерами 250X130X50 мм. На шасси установлены трансформатор Тр1, электролитические конденсаторы, ламповые панели, катушки L1 и кварц. Осн установочных потенциометров R16, R21 также закреплены на шасси и их ручки выведены под шлиц.

Рис. 2. Внешний вид ГКЧ.

На переднюю панель выведены все основные органы управления, зажимы выходного напряжения и напряжения развертки. Общий вид прибора, разработанного в Центральном радиоклубе (инж. А, Чубарь), приведен на рис. 2, вид со стороны шасси — на рис. 3.

Рис. 3. Расположение деталей в корпусе ГКЧ.

Налаживание

Налаживание прибора начинают с проверки правильности монтажа и измерения режимов, которые должны соответствовать указанным на схеме (допускается отклонение величин на ±10%).

После этого переходят к налаживанию прибора в режиме генератора звуковой частоты. Убедившись, что оба генератора работают, переключатель В1 устанавливают в положение 2. Затем устанавливают в верхнее (по схеме) положение движки потенциометров R16 и R17 (соответствует нулю по шкале частот).

Включив в гнезда Гн1, Гн2 телефоны, вращением ручки конденсатора с воздушным диэлектриком С12 добиваются нулевых биений. Реактивная лампа должна быть при этом заперта. Затем, уменьшая потенциометром R16 смещение на сетке реактивной лампы, отпирают ее, что отмечается по нарушению нулевых биений.

В этом положении следует движок RI6 зафиксировать. Высший предел звуковой частоты 20 кгц устанавливают подбором сопротивления резистора R18 (движок потенциометра R17 должен быть установлен при этом в нижнее положение).

Градуировка прибора по частоте производится по фигурам Лиссажу с помощью либо осциллографа и градуированного звукового генератора, либо частотомера. Изменяя положение потенциометра RI7, определяют частоту и проставляют ее значение на шкале.

При налаживании прибора в режиме «качания» переключатель В1 устанавливают в положение 1, а движки потенциометров R17 и R21 — в нижние положения.

Сопротивление резистора R19 подбирают таким, чтобы частота генератора была равна 10 кгц. Установка амплитуды пилы, при которой максимальная частота девиации равна 20 кгц, производится следующим образом. К гнездам Гн1, Гн2 подключают вертикальный вход усилителя осциллографа, а к гнездам Гн3, Гн4 — горизонтальный (внутренняя развертка должна быть выключена).

Затем, передвигая движок потенциометра R21 вверх (по схеме), увеличивают амплитуду «пилы» до значения, при котором «нуль» частоты остается в левой части экрана осциллографа (в начале линии развертки).

Это положение потенциометра R21 фиксируют. Оно соответствует максимальной частоте девиации 20 кгц. Наблюдаемая на экране осциллографа кривая соответствует частотной характеристике прибора.

Для наблюдения частотной характеристики какого-либо устройства последнее включают между гнездами Гн1, Гн2 и вертикальным входом осциллографа.

Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.

Низкочастотный генератор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Низкочастотный генератор

Cтраница 1


Низкочастотные генераторы строят по структурной схеме рис. 10.10. Задающий генератор ЗГ служит источником синусоидальных колебаний и представляет собой автогенератор с регулируемой частотой.  [2]

Низкочастотные генераторы выполняются обычно по схеме с самовозбуждением с трансформаторами без железных сердечников.  [3]

Низкочастотные генераторы применяются главным образом для выполнения определенных технологических операций на фиксированной частоте с весьма малым диапазоном подстройки, например 18 — 25 кгц. Обычно эти генераторы выполняются на одной, двух или четырех лампах с водяным охлаждением, работающих по двухтактной схеме, генерирующей импульсы анодного тока прямоугольной формы. Нагрузкой ламп является колебательный контур, настроенный на частоту первой гармоники.  [4]

Низкочастотные генераторы обеспечивают относительно большое выходное напряжение. Например, генератор ГЗ-109 вырабатывает сигнал 15 В, импульсный генератор 75 — 41 имеет выходное максимальное напряжение импульсов 100 В. Высокочастотный генератор Г4 — 70 предназначен для настройки радиоприемных устройств.  [5]

Низкочастотные генераторы шумов обозначаются как Г2, работают в диапазоне от 20 Гц до 10 МГц и вырабатывают мощность до 5 Вт. СВЧ-генераторы имеют высшую частоту рабочего диапазона до 37 ГГц, и, как и генераторы гармонических колебаний, выполняются однодиа-пазонными с малым перекрытием по частоте.  [7]

Низкочастотный генератор шума ( Г2 — 37), работающий в диапазоне видеочастот ( 15 Гц — 6 5 МГц), строится на принципе переноса спектра источника шума из области высоких частот в рабочий диапазон методом гетеродииироваиия.  [9]

Низкочастотный генератор шума ( Г2 — 37), работающий в диапазоне видеочастот ( 15 Гц — 6 5 МГц), строится на принципе переноса спектра источника шума из области высоких частот в рабочий диапазон методом гетеродинирования.  [11]

Низкочастотный генератор сигналов ГЗ-102 представляет собой источник синусоидальных электрических колебаний звуковой и ультразвуковой частот с малым коэффициентом гармоник.  [12]

Низкочастотные генераторы синусоидальных колебаний используются для настройки, испытаний и ремонта различных радиотехнических устройств, применяемых в радиовещании, акустике, в телевидении Подгруппа ГЗ включает в свой состав генераторы, вырабатывающие синусоидальные колебания с частотой от 0 005 Гц до 2 МГц Фактически к НЧ-генераторам относятся приборы, создающие синусоидальные сигналы инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых частот. На практике НЧ-генераторы выпускаются с различным диапазоном частот. Имеются генераторы, перекрывающие диапазоны инфра-низких и низких частот, звуковых и ультразвуковых частот.  [13]

Низкочастотные генераторы типа LC представляют собой автогенераторы.  [14]

Низкочастотный генератор сигналов ГЗ-102 представляет собой источник синусоидальных электрических колебаний звуковой и ультразвуковой частот с малым коэффициентом гармоник. Генератор может быть использован для регулировки, проверки и испытания электронной аппаратуры в лабораторных и производственных условиях.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Усилитель для генератора сигналов схема

Схема генератора высокой частоты, который вырабатывает сигналы в диапазоне от 10 до 50 МГц. Сигнал можно промодулировать по частоте подав НЧ напряжение от ГНЧ или микрофона. Девиация частоты зависит от величины этого напряжения ЗЧ. Если нужна девиация 50-100 кГц, то, при крайне верхнем .

Принципиальная схема самодельного генератора логических импульсов с частотой от 1 Гц до 10КГц, собран на микросхеме 4011 (К561ЛА7). При ремонте и налаживании схем на цифровых микросхемах может быть очень полезен генератор логических импульсов. В общем, это генератор прямоугольных импульсов .

Низкочастотный генератор синусоидального сигнала – очень важный прибор в лаборатории любого радиолюбителя.Возможно, такой уже есть у всех. Но все же хочу познакомить читателей журнала со своим генератором. Генератор выполнен в виде самостоятельного прибора, питающегося от электросети. Но шкала .

Простой самодельный генератор-пробник, с регулировкой выходной частоты от 100 Гц до 10000 Гц, выполнен на микросхеме К561ЛА7. Если нужно экспромтом проверить прохождение сигнала по аудиотракту многие корифеи пользуются собственным пальцем как генератором НЧ (50 Гц сетевых наводок), регулируя .

Принципиальная схема самодельного широкодиапазонного генератора синусоидального сигнала для лабораторных целей, выполнен на микросхеме МАХ038. Синусоидальный генератор является одним из важнейших приборов лаборатории радиолюбителя. Обычно делаютдва генератора, низкочастотный и высокочастотный .

Принципиальная схема простого генератора плавного диапазона на микросхеме HC4046, Частота до 50 MHz. Микросхема НС4046 (а так же аналогиMM74HC4046N, MJM74HC4046 и другие) представляет собой RC-генератор с ФАПЧ, способный генерировать стабильную частоту до 50 MHz, что позволяет сделать ГПД .

Приведена принципиальная схема низкочастотного генератора сигналов, который выполнен на ОУ КР140УД708. Низкочастотный генератор является одним из необходимейших приборов врадиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты .

Для питания электронных часов, а возможно и другой аппаратуры производства США и некоторых других стран, необходимо напряжение со стабильной частотой 60 Гц При наличии кварцевого резонатора на частоту 1966 08 кГц получить его несложно (см., например, статью В. Полякова “Преобразователь .

Предлагаемая конструкция генератора может быть использована при настройке каскадов радиоприемников, различных аналоговых и цифровых устройств. Генератор формирует низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) синусоидальные и прямоугольные колебания. Диапазон ВЧ колебаний 0,15. 1,6 МГц с плавной .

Формирователь содержит RC-триггер, собранный на логических элементах 2И-НЕ, интегрирующую цепь R1, R2, С1 и инвертор на транзисторе V1. При высоком логическом уровне на входе формирователя на выходе 1 появится высокий логический уровень, а на выходе 2 — низкий. При поступлении на вход .

Схема генератора высокой частоты, который вырабатывает сигналы в диапазоне от 10 до 50 МГц. Сигнал можно промодулировать по частоте подав НЧ напряжение от ГНЧ или микрофона. Девиация частоты зависит от величины этого напряжения ЗЧ. Если нужна девиация 50-100 кГц, то, при крайне верхнем .

Принципиальная схема самодельного генератора логических импульсов с частотой от 1 Гц до 10КГц, собран на микросхеме 4011 (К561ЛА7). При ремонте и налаживании схем на цифровых микросхемах может быть очень полезен генератор логических импульсов. В общем, это генератор прямоугольных импульсов .

Низкочастотный генератор синусоидального сигнала – очень важный прибор в лаборатории любого радиолюбителя.Возможно, такой уже есть у всех. Но все же хочу познакомить читателей журнала со своим генератором. Генератор выполнен в виде самостоятельного прибора, питающегося от электросети. Но шкала .

Простой самодельный генератор-пробник, с регулировкой выходной частоты от 100 Гц до 10000 Гц, выполнен на микросхеме К561ЛА7. Если нужно экспромтом проверить прохождение сигнала по аудиотракту многие корифеи пользуются собственным пальцем как генератором НЧ (50 Гц сетевых наводок), регулируя .

Принципиальная схема самодельного широкодиапазонного генератора синусоидального сигнала для лабораторных целей, выполнен на микросхеме МАХ038. Синусоидальный генератор является одним из важнейших приборов лаборатории радиолюбителя. Обычно делаютдва генератора, низкочастотный и высокочастотный .

Принципиальная схема простого генератора плавного диапазона на микросхеме HC4046, Частота до 50 MHz. Микросхема НС4046 (а так же аналогиMM74HC4046N, MJM74HC4046 и другие) представляет собой RC-генератор с ФАПЧ, способный генерировать стабильную частоту до 50 MHz, что позволяет сделать ГПД .

Приведена принципиальная схема низкочастотного генератора сигналов, который выполнен на ОУ КР140УД708. Низкочастотный генератор является одним из необходимейших приборов врадиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты .

Для питания электронных часов, а возможно и другой аппаратуры производства США и некоторых других стран, необходимо напряжение со стабильной частотой 60 Гц При наличии кварцевого резонатора на частоту 1966 08 кГц получить его несложно (см., например, статью В. Полякова “Преобразователь .

Предлагаемая конструкция генератора может быть использована при настройке каскадов радиоприемников, различных аналоговых и цифровых устройств. Генератор формирует низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ) синусоидальные и прямоугольные колебания. Диапазон ВЧ колебаний 0,15. 1,6 МГц с плавной .

Формирователь содержит RC-триггер, собранный на логических элементах 2И-НЕ, интегрирующую цепь R1, R2, С1 и инвертор на транзисторе V1. При высоком логическом уровне на входе формирователя на выходе 1 появится высокий логический уровень, а на выходе 2 — низкий. При поступлении на вход .

В радиолюбительской практике часто возникает необходимости использовать генератор синусоидальных колебаний. Применения ему можно найти самые разнообразные. Рассмотрим как создать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина со стабильной амплитудой и частотой.

В статье описывается разработка схемы генератора синусоидального сигнала. Сгенерировать нужную частоту можно и программно: Программа Audacity как простой генератор звука и шума

Наиболее удобным, с точки зрения сборки и наладки, вариантом генератора синусоидального сигнала является генератор, построенный на мосту Вина, на современном Операционном Усилителе (ОУ).

Мост Вина

Сам по себе мост Вина является полосовым фильтром, состоящим из двух RC фильтров. Он выделяет центральную частоту и подавляет остальные частоты.

Мост придумал, Макс Вин еще в 1891 году. На принципиальной схеме, сам мост Вина обычно изображается следующим образом:

Картинка позаимствована у Википедии

Мост Вина обладает отношением выходного напряжения ко входному b=1/3 . Это важный момент, потому что этот коэффициент определяет условия стабильной генерации. Но об этом чуть позже

Как рассчитать частоту

На мосту Вина часто строят автогенераторы и измерители индуктивности. Чтобы не усложнять себе жизнь обычно используют R1=R2=R и C1=C2=C. Благодаря этому можно упростить формулу. Основная частота моста рассчитывается из соотношения:

Практически любой фильтр можно рассматривать как делитель напряжения, зависящий от частоты. Поэтому при выборе номиналов резистора и конденсатора желательно, чтобы на резонансной частоте комплексное сопротивление конденсатора (Z), было равно, или хотя бы одного порядка с сопротивлением резистора.

Zc=1/ωC=1/2πνC

где ω (омега) — циклическая частота, ν (ню) — линейная частота, ω=2πν

Мост Вина и операционный усилитель

Сам по себе мост Вина не является генератором сигнала. Для возникновения генерации его следует разместить в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Такой автогенератор можно построить и на транзисторе. Но использование ОУ явно упростит жизнь и даст лучшие характеристики.

Коэффициент усиления на троечку

Мост Вина имеет коэффициент пропускания b=1/3. Поэтому условием генерации является то, что ОУ должен обеспечивать коэффициент усиления равный трем. В таком случает произведение коэффициентов пропускания моста Вина и усиления ОУ даст 1. И будет происходить стабильная генерация заданной частоты.

Если бы мир был идеальным, то задав резисторами в цепи отрицательной обратной связи, нужный коэфф усиления, мы бы получили готовый генератор.

Это неинвертирующий усилитель и его коэффициент усиления определяется соотношением: K=1+R2/R1

Но увы, мир не идеален.… На практике оказывается, что для запуска генерации необходимо, чтобы в самый начальный момент коэфф. усиления был немного больше 3-х, а далее для стабильной генерации он поддерживался равным 3.

Если коэффициент усиления будет меньше 3, то генератор заглохнет, если больше — то сигнал, достигнув напряжения питания, начнет искажаться, и наступит насыщение.

При насыщении, на выходе будет поддерживаться напряжение, близкое к одному из напряжений питания. И будут происходить случайные хаотичные переключения между напряжениями питания.

Поэтому, строя генератор на мосте Вина, прибегают к использованию нелинейного элемента в цепи отрицательной обратной связи, регулирующего коэффициент усиления. В таком случае генератор будет сам себя уравновешивать и поддерживать генерацию на одинаковом уровне.

Стабилизация амплитуды на лампе накаливания

В самом классическом варианте генератора на мосте Вина на ОУ, применяется миниатюрная низковольтная лампа накаливания, которая устанавливается вместо резистора.

При включении такого генератора, в первый момент, спираль лампы холодная и ее сопротивление мало. Это способствует запуску генератора (K>3). Затем, по мере нагрева, сопротивление спирали увеличивается, а коэффициент усиления снижается, пока не дойдет до равновесия (K=3).

Цепь положительной обратной связи, в которую был помещен мост Вина, остается без изменений. Общая принципиальная схема генератора выглядит следующим образом:

Элементы положительной обратной связи ОУ определяют частоту генерации. А элементы отрицательной обратной связи — усиление.

Идея использования лампочки, в качестве управляющего элемента очень интересна и используется по сей день. Но у лампочки, увы, есть ряд недостатков:

  • требуется подбор лампочки и токоограничивающего резистора R*.
  • при регулярном использовании генератора, срок жизни лампочки обычно ограничивается несколькими месяцами
  • управляющие свойства лампочки зависят от температуры в комнате.

Другим интересным вариантом является применение терморезистора с прямым подогревом. По сути, идея та же, только вместо спирали лампочки используется терморезистор. Проблема в том, что его нужно для начала найти и опять таки подобрать его и токоограничиващие резисторы.

Стабилизация амплитуды на светодиодах

Эффективным методом стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов является применение в цепи отрицательной обратной связи ОУ светодиодов (VD1 и VD2).

Основной коэффициент усиления задается резисторами R3 и R4. Остальные же элементы (R5, R6 и светодиоды) регулируют коэффициент усиления в небольшом диапазоне, поддерживая генерацию стабильной. Резистором R5 можно регулировать величину выходного напряжения в интервале примерное 5-10 вольт.

В дополнительной цепи ОС желательно использовать низкоомные резисторы (R5 и R6). Это позволит пропускать значительный ток (до 5мА) через светодиоды и они будут находиться в оптимальном режиме. Даже будут немного светиться 🙂

На показанной выше схеме, элементы моста Вина рассчитаны для генерации на частоте 400 Гц, однако они могут быть легко пересчитаны для любой другой частоты по формулам, представленным в начале статьи.

Качество генерации и применяемых элементов

Важно, чтобы операционный усилитель мог обеспечить необходимый для генерации ток и обладал достаточной полосой пропускания по частоте. Использование в качестве ОУ народных TL062 и TL072 дало очень печальные результаты на частоте генерации 100кГц. Форму сигнала было трудно назвать синусоидальной, скорее это был треугольный сигнал. Использование TDA 2320 дало еще более худший результат.

А вот NE5532 показа себя с отличной стороны, выдав на выходе сигнал очень похожий на синусоидальный. LM833 так же справилась с задачей на отлично. Так что именно NE5532 и LM833 рекомендуются к использованию как доступные и распространенные качественные ОУ. Хотя с понижением частоты гораздо лучше себя будут чувствовать и остальные ОУ.

Точность частоты генерации напрямую зависит от точности элементов частотозависимой цепи. И в данном случае важно не только соответствие номинала элемента надписи на нем. Более точные детали имеют лучшую стабильность величин при изменении температуры.

В авторском варианте были применены резистор типа С2-13 ±0.5% и слюдяные конденсаторы точностью ±2%. Применение резисторов указанного типа обусловлено малой зависимостью их сопротивления от температуры. Слюдяные конденсаторы так же мало зависят от температуры и имеют низкий ТКЕ.

Минусы светодиодов

На светодиодах стоит остановиться отдельно. Их использование в схеме синус генератора вызвано величиной падения напряжения, которое обычно лежит в интервале 1.2-1.5 вольта. Это позволяет получать достаточно высокое значение выходного напряжения.

После реализации схемы, на макетной плате, выяснилось, что из-за разброса параметров светодиодов, фронты синусоиды на выходе генератора не симметричны. Это немного заметно даже на приведенной выше фотографии. Помимо этого присутствовали небольшие искажения формы генерируемого синуса, вызванные недостаточной скоростью работы светодиодов для частоты генерации 100 кГц.

Диоды 4148 вместо светодиодов

Светодиоды были заменены на всеми любимые диоды 4148. Это доступные быстродействующие сигнальные диоды со скоростью переключения менее 4 нс. Схема при этом осталась полноценно работоспособной, от описанных выше проблем не осталось и следа, а синусоида приобрела идеальный вид.

На следующей схеме элементы моста вина рассчитаны на частоту генерации 100 кГц. Так же переменный резистор R5 был заменен на постоянные, но об этом позже.

В отличие от светодиодов, падение напряжения на p-n переходе обычных диодов составляет 0.6÷0.7 В, поэтому величина выходного напряжения генератора составила около 2.5 В. Для увеличения выходного напряжения возможно включение нескольких диодов последовательно, вместо одного, например вот так:

Однако увеличение количества нелинейных элементов сделает генератор более зависимым от внешней температуры. По этой причине было решено отказаться от такого подхода и использовать по одному диоду.

Замена переменного резистора постоянными

Теперь о подстроечном резисторе. Изначально в качестве резистора R5 был применен многооборотный подстроечный резистор на 470 Ом. Он позволял точно регулировать величину выходного напряжения.

Использование переменного резистора в подобных цепях нежелательно по двум основным причинам:

  • ненадежность подвижного контакта
  • наличие у многооборотных подстроечных резисторов паразитной индуктивности, которая может отрицательно сказаться на качестве выходного сигнала

При построении любого генератора крайне желательно наличие осциллографа. Переменный резистор R5 напрямую влияет на генерацию — как на амлитуду так и на стабильность.

Для представленной схемы генерация стабильна лишь в небольшом интервале сопротивлений этого резистора. Если соотношение сопротивлений больше требуемого — начинается клиппинг, т.е. синусоида будет подрезаться сверху и снизу. Если меньше — форма синусоиды начинает искажаться, а при дальнейшем уменьшении генерация глохнет.

Так же это зависит от используемого напряжения питания. Описываемая схема исходно была собрана на ОУ LM833 с питанием ±9В. Затем, без изменения схемы, ОУ были заменены на AD8616, а напряжение питания на ±2,5В (максимум для этих ОУ). В итоге такой замены синусоида на выходе подрезалась. Подбор резисторов дал значения 210 и 165 ом, вместо 150 и 330 соответственно.

Как подобрать резисторы «на глаз»

В принципе можно оставить и подстроечный резистор. Все зависит от требуемой точности и генерируемой частоты синусоидального сигнала.

Для самостоятельного подбора следует, в первую очередь, установить подстроечный резистор номиналом 200-500 Ом. Подав выходной сигнал генератора на осциллограф и вращая подстроечный резистор дойти до момента когда начнется ограничение.

Затем понижая амплитуду найти положение, в котором форма синусоиды будет наилучшей.Теперь можно выпаять подстроечник, замерить получившиеся величины сопротивлений и впаять максимально близкие значения.

Если вам требуется генератор синусоидального сигнала звуковой частоты, то можно обойтись и без осциллографа. Для этого, опять таки, лучше дойти до момента когда сигнал, на слух, начнет искажаться из-за подрезания, а затем убавить амплитуду. Убавлять следует до тех пор пока искажения не пропадут, а затем еще немного. Это необходимо т.к. на слух не всегда можно уловить искажения и в 10%.

Дополнительное усиление

Генератор синуса был собран на сдвоенном ОУ, и половина микросхемы осталась висеть в воздухе. Поэтому логично задействовать ее под регулируемый усилитель напряжения. Это позволило перенести переменный резистор из дополнительной цепи ОС генератора в каскад усилителя напряжения для регулировки выходного напряжения.

Применение дополнительного усилительного каскада гарантирует лучшее согласование выхода генератора с нагрузкой. Он был построен по классической схеме неинвертирующего усилителя.

Указанные номиналы позволяют изменять коэффициент усиления от 2 до 5. При необходимости номиналы можно пересчитать под требуемую задачу. Коэффициент усиления каскада задается соотношением:

Резистор R1 представляет из себя сумму последовательно включенных переменного и постоянного резисторов. Постоянный резистор нужен, чтобы при минимальном положении ручки переменного резистора коэффициент усиления не ушел в бесконечность.

Как умощнить выход

Генератор предполагался для работы на низкоомную нагрузку в несколько Ом. Разумеется ни один маломощный ОУ не сможет выдать необходимый ток.

Для умощнения, на выходе генератора разместился повторитель на TDA2030. Все вкусности такого применения этой микросхемы описаны в статье Схема повторителя напряжение на ОУ. Мощный повторитель напряжения на TDA2030.

А вот так собственно выглядит схема всего синусоидального генератора с усилителем напряжения и повторителем на выходе:

Генератор синуса на мосту Вина можно собрать и на самой TDA2030 в качестве ОУ. Все зависит от требуемой точности и выбранной частоты генерации.

Если нет особых требований к качеству генерации и требуемая частота не превышает 80-100 кГц, но при этом предполагается работа на низкоомную нагрузку, то этот вариант вам идеально подойдет.

Заключение

Генератор на мосту Вина — это не единственный способ генерации синусоиды. Если вы нуждаетесь в высокоточной стабилизации частоты то лучше смотреть в сторону генераторов с кварцевым резонатором.

Однако, описанная схема, подойдет для подавляющего большинства случаев, когда требуется получение стабильного, как по частоте так и по амплитуде, синусоидального сигнала.

Генерация это хорошо, а как точно измерить величину переменного напряжения высокой частоты? Для это отлично подходит схема которая называется Активный выпрямитель.

Генераторы синусоидальных сигналов низкой частоты

При нормировании метрологических характеристик низкочастотных генераторов вводится понятие индекса класса точности. За индекс класса точности принимается значение основной погрешности установки частоты и уровня выходного напряжения в процентах. Запись вида, например,  F0,5
 U2,5    означает, что основная относительная погрешность установки частоты не превышает 0,5 %, а основная приведенная погрешность установки выходного напряжения (уровня) не превышает  2,5 %. Для большинства генераторов НЧ широкого применения установлено 6 классов по частоте и 5 классов по напряжению

  F 0,1 ;  0,5 ; 1,0 ; 1,5 ; 2,0 ; 3,0

  U 1,0 ; 2,0 ; 3,5  ;  4,0 ; 6,0 .

Для каждого класса точности установлены нормы на другие метрологические характеристики ГНЧ. 

Обобщенная структурная схема  генератора  синусоидальных сигналов низкой частоты.

Рисунок 9.1

На схеме обозначены:

ЗГ – задающий генератор

УНЧ – усилитель низкой частоты

АТТ – аттенюатор

СТ – согласующий трансформатор

АРУ –система автоматической регулировки уровня

В – вольтметр

Задающий генератор (ЗГ) — предназначен для формирования сигнала заданной формы и частоты. Известные типы и схемные решения ЗГ будут рассмотрены ниже.

УНЧ – предназначен для усиления сигнала ЗГ по напряжению и мощности, а также для развязки выхода ЗГ от выхода генератора.

Аттенюатор
– предназначен для внесения известного затухания в уровень выходного сигнала генератора. Как правило, он позволяет ступенчато (обычно через 10 ДБ) изменять ослабление сигнала на выходе генератора.

Согласующий трансформатор (СТ) – предназначен для согласования выходного сопротивления генератора  Rвых с сопротивлением нагрузки Rн. Условием полного согласования является  Rвых = .

СТ, как правило, используется в генераторах с повышенной выходной мощностью (Рвых
> 5 Вт).

АРУ – предназначен для стабилизации уровня сигнала на выходе УНЧ. Применяется в генераторах с повышенными требованиями к точности установки выходного напряжения и его стабильности.

Вольтметр (В) – предназначен для контроля напряжения на выходе УНЧ в процессе регулировки и установки заданного уровня выходного сигнала генератора.

Наиболее важным блоком структурной схемы ГНЧ, определяющим диапазон генерируемых частот, погрешность установки и нестабильность частоты,  искажения формы сигнала и т.д., является задающий генератор (ЗГ). В ЗГ могут использоваться  следующие схемные решения:

          —   LC  — генераторы

          —   RC  — генераторы

          —   генераторы на биениях

          —   синтезаторы частот (генераторы с диапазонно-кварцевой стабилизацией частоты

          —   цифро-аналоговые генераторы

Остановимся подробнее на указанных схемных решениях ЗГ.

 LC – генератор  представляет собой усилительную схему с самовозбуждением, содержащую колебательный LC – контур. Частота генерируемого сигнала  f0
определяется параметрами контура

                                                                              (9.3)

В генераторах основной частоты данная схема не используется, т.к. при формировании низких частот требуются большие величины L и С, что, в свою очередь, ухудшает характеристики генерируемых сигналов.

RC – генератор представляет собой усилитель, охваченный положительной RC обратной связью (как правило двойной Т – образный мост Вина). В этом случае схема RC – генератора имеет следующий вид:

                                   

Рисунок 9.2

 

Если       R1 =  R2
= R

               C1 =   C2
= C
, то частота формируемого сигнала определяется соотношением 

                                                                               (9.4)

Для того, чтобы схема работала в автоколебательном режиме необходимо выполнить два условия самовозбуждения:

а) Баланс амплитуд  Кβ > 1, где

    К – коэффициент передачи разомкнутого усилителя (коэффициент усиления )

    β – коэффициент передачи цепи обратной связи.

б) Баланс фаз

                                                                           (9.5)

где  — сдвиг фазы обеспеченный операционным усилителем

  —  сдвиг фазы цепи обратной связи.

В данной схеме перестройка по частоте, как правило, осуществляется:

— по поддиапазонам – дискретно за счет переключения сопротивлений

— внутри поддиапазона – плавно за счет изменения величины емкости.

9.2.2. Генератор на биениях

Выходной сигнал в ЗГ данного типа формируется за счет смешения двух высокочастотных сигналов близких по частоте и последующего выделения сигнала разностной частоты – напряжения биения.

Рисунок 9.3. Структурная схема задающего генератора на биениях.

На схеме обозначены:

ГФЧ   — генератор фиксированной  частоты

ГПЧ   — генератор перестраиваемой частоты

СМ    — смеситель

ФНЧ  — фильтр низкой частоты

В блоках ГФЧ и ГПЧ, как правило, используются схемы автогенерации типа LC.

В структурных схемах ЗГ данного типа удается обеспечить более высокую стабильность частоты.

9.2.3. Синтезаторы частоты

Выходной сигнал в рассматриваемых ЗГ формируется в результате преобразования частоты опорного высокостабильного генератора (как правило с кварцевой стабилизацией частоты).

Основные характеристики синтезаторов частоты    

— Диапазон частот выходного сигнала от 50 Гц до 50*106  Гц с дискретностью установки до   0,01 Гц                                       

— Нестабильность частоты до 10-8  за сутки

— Уровень подавления комбинационных частот до 70 дБ

Синтезаторы строятся по методу прямого или косвенного синтеза. Прямой синтез основан на выполнении 4–х арифметических действий (умножение, деление, сложение, вычитание) над частотой опорного генератора и последующей фильтрации возникающих комбинационных частот. Косвенный синтез  заключается в синхронизации частоты автогенератора выходного сигнала с частотой опорного генератора.

Рисунок 9.4 Упрощенная структурная схема прямого синтеза частоты

На схеме обозначены:

ГОЧ – высокостабильный генератор опорной частоты.

БСЧ – блок синтеза частот

9.2.4. Цифро-аналоговые генераторы.

В задающих генераторах данного типа входной сигнал формируется путем кусочно-ступенчатой аппроксимации функции sin задающей частоты. С использованием данного метода строится схема генераторов низких и инфронизких частот, а также генераторы с фиксированным значением частоты входного сигнала.

 Обобщенная структурная схема формирования  цифро-аналогового генератора и принцип кусочно-ступенчатой аппроксимации входного сигнала представлен на рисунках.

Рисунок 9.5. Структурная схема цифро-аналогового генератора.

На схеме обозначены:

ГОЧ – генератор опорной частоты

СТ – счетчик импульсов

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (хранит коды функции sin  в точках дискретизации)

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь

УНЧ – усилитель низкой частоты

Рисунок 9.6. Принцип кусочно-ступенчатой аппроксимации функции sin.

С использованием данного метода строятся схемы ГНЧ в диапазоне частот (от 0,01 до 10) Гц  обладающие лучшими метрологическими характеристиками.

— Погрешность установки частот  0,05 %.

— Нестабильность частот формируемого сигнала – до 10-8 в сутки.

— коэффициент гармоник кг0,05%.

— легко согласуются с информационно-измерительными комплексами более высокого уровня иерархии.

Похожие материалы:

Семь распространенных способов генерации синусоидальной волны


Синусоидальная волна — это естественная форма сигнала в коммуникациях и других электронных приложениях.

Во многих электронных продуктах используются сигналы синусоидальной формы. Аудио, радио и силовое оборудование обычно генерирует или обрабатывает синусоидальные волны. Оказывается, есть буквально десятки способов сгенерировать синусоидальную волну. В этой статье представлены некоторые популярные методы, с которыми вам следует ознакомиться.

Осциллятор с мостом Вена

Популярным синусоидальным генератором низкой частоты (аудио и примерно до 100 кГц) является мост Вина, показанный на , рис. 1 .

РИСУНОК 1. Популярный мостовой генератор Вина. Старый, но хороший. Частоту можно изменять, используя потенциометры для R и различные включенные значения C.


В нем используется RC-цепь, которая производит сдвиг фазы нулевого градуса от выхода обратно ко входу, создавая положительную обратную связь, которая, в свою очередь, вызывает колебания. Операционный усилитель используется для получения трехкратного усиления, которое компенсирует затухание RC-цепи. При чистом усилении замкнутого контура, равном единице, схема колеблется с частотой, определяемой значениями RC-цепи:

f = 1 / 2πRC

Эта схема отлично работает и дает очень чистую синусоидальную волну с низким уровнем искажений.Проблема заключается в том, что нестабильность усиления и фазы может привести к тому, что схема полностью прекратит колебания или войдет в состояние насыщения, образуя ограниченную синусоидальную или прямоугольную волну. Некоторые компоненты компенсации обычно добавляются для устранения этой проблемы.

Простое решение — заменить R1 маленькой лампочкой накаливания, сопротивление которой изменяется в зависимости от тока. По мере увеличения выходного сигнала ток и сопротивление лампы увеличиваются, а коэффициент усиления уменьшается для компенсации. Если выходная мощность падает, ток уменьшается, уменьшая сопротивление и увеличивая коэффициент усиления, чтобы выходная мощность оставалась постоянной.Один рабочий пример — сделать R2 390 Ом, а R1 лампочкой типа 327. В других более сложных схемах полевой транзистор используется в качестве переменного резистора для изменения коэффициента усиления.

Эта схема работает и имеет частоту около 1592 Гц. Амплитуда выходного сигнала зависит от напряжения источника питания.

Генератор с фазовым сдвигом

Популярным способом создания синусоидального генератора является использование RC-цепи для создания фазового сдвига на 180 градусов для использования в тракте обратной связи инвертирующего усилителя. Установка усиления усилителя так, чтобы компенсировать затухание RC-цепи, вызовет колебания.Существует несколько вариантов фазовращателей, включая схему Twin-T RC и каскадные RC-секции верхних частот, которые производят сдвиг на 45 или 60 градусов на каждой ступени. Усилитель может быть одним транзистором, одним операционным усилителем или несколькими операционными усилителями. На рисунке 2 показан один популярный вариант.

РИСУНОК 2. Фиксированная частота — это недостаток, но для одной частоты — хорошо. Чистый выход необходимо буферизовать с помощью повторителя операционного усилителя, если вы собираетесь управлять нагрузкой.


Эти генераторы генерируют очень чистую синусоидальную волну с низким уровнем искажений. Однако частота фиксируется в точке, где каждая RC-секция производит фазовый сдвиг на 60 градусов. Примерная частота:

f = 1 / 2.6RC

В схеме Рисунок 2 частота должна быть около 3,85 кГц.

Кристаллический осциллятор Колпитца

Кристаллы кварца часто используются для установки частоты генератора из-за их точной частоты колебаний и стабильности.Эквивалентная схема кристалла представляет собой последовательную или параллельную LC-цепь. Рис. 3 — очень популярный синусоидальный генератор типа Колпитца, что определяется схемой обратной связи с двумя конденсаторами.

РИСУНОК 3. Популярный кварцевый генератор, работающий каждый раз.


Это еще одна широко используемая схема, поскольку ее легко реализовать и она очень стабильна. Его полезный частотный диапазон составляет приблизительно от 100 кГц до 40 МГц. На выходе получается синусоида с небольшими искажениями.

Кстати, если вам нужен кварцевый генератор с синусоидальным выходом, обычно можно купить коммерческую схему. Они широко доступны практически для любой желаемой частоты. Они упакованы в металлические банки и имеют размер типичной микросхемы. Источник постоянного тока обычно составляет пять вольт.

Прямоугольная волна и фильтр

Интересный способ создать синусоидальную волну — выбрать ее с помощью фильтра. Идея состоит в том, чтобы сначала сгенерировать прямоугольную волну. Оказывается, зачастую проще сгенерировать прямоугольную или прямоугольную волну, чем синусоидальную волну.Согласно теории Фурье, прямоугольная волна состоит из основной синусоидальной волны и бесконечного числа нечетных гармоник.

Например, прямоугольная волна 10 кГц содержит синусоидальную волну 10 кГц и синусоидальные волны на 3-й, 5-й, 7-й и т. Д., Гармоники 30 кГц, 50 кГц, 70 кГц и так далее. Идея состоит в том, чтобы подключить прямоугольный сигнал к фильтру, который выбирает желаемую частоту.

На рисунке 4 показан один пример.

РИСУНОК 4. КМОП-версия модели 555 рекомендуется, но вы можете заставить ее работать со стандартным 555, исключив резистор 100 кОм.


ИС таймера CMOS 555 генерирует прямоугольную волну с коэффициентом заполнения 50%. Его выход отправляется на RC-фильтр нижних частот, который отфильтровывает гармоники, оставляя только основную синусоидальную волну. Некоторое искажение является обычным явлением, поскольку полностью устранить гармоники сложно. Для улучшения качества синусоидальной волны можно использовать более селективный LC-фильтр. Имейте в виду, что вы также можете использовать селективный полосовой фильтр, чтобы выделить одну из гармонических синусоидальных волн.

Эта схема рассчитана на частоту 1600 Гц.

Прямой цифровой синтез

Интересный способ создать синусоидальную волну — это сделать это в цифровом виде. См. Рисунок 5 .

РИСУНОК 5. Прямой цифровой синтез.


Он начинается с постоянной памяти (ПЗУ), в которой хранится ряд двоичных значений, представляющих значения, соответствующие уравнению тригонометрии для синусоидальной волны. Эти значения затем считываются из ПЗУ по одному и применяются к цифро-аналоговому преобразователю (ЦАП).Тактовый сигнал воздействует на счетчик адреса, который затем последовательно обращается к значениям синуса в ПЗУ и отправляет их в ЦАП. ЦАП генерирует аналоговый выходной сигнал, пропорциональный двоичному значению из ПЗУ. Вы получаете ступенчатое приближение синусоидальной волны.

Рисунок 6 является грубым примером.

РИСУНОК 6. Ступенчатая аппроксимация синусоидальной волны. Прохождение сигнала через фильтр нижних частот сгладит ступеньки.


Если вы используете достаточно выборок и используете больше битов для двоичного значения, шаги будут меньше, и возникнет более мелкозернистая синусоида.Частота синусоидальной волны зависит от количества выборок или значений, которые вы используете для синусоидальной волны, и частоты тактового сигнала, который считывает значения из ПЗУ. Если шаги слишком велики, вы можете пропустить ступенчатый сигнал через фильтр нижних частот, чтобы сгладить его. Доступны специальные микросхемы прямого цифрового синтеза (DDS), подобные микросхемам Analog Devices, для генерации синусоидальных волн от 1 Гц до многих МГц.

Генератор функций

Функциональный генератор — это имя устройства, которое генерирует синусоидальные, квадратные и треугольные волны.Он может описывать часть оборудования для стендовых испытаний или ИС. Одна старая, но все еще хорошая ИС функционального генератора — XR-2206. Впервые он был изготовлен Exar в 1970-х годах, но до сих пор существует.

Если вам нужен генератор синусоидальной волны, который можно настроить на любую частоту в диапазоне от 0,01 Гц до 1 МГц или более, обратите внимание на XR-2206. На рисунке 7 показан XR-2206, подключенный как генератор синусоидальной волны.

РИСУНОК 7. XR-2206 — это более старая ИС, которая все еще доступна и является отличным способом генерации синусоидальных, прямоугольных и треугольных волн в широком диапазоне частот.


Частота устанавливается R и C и вычисляется по выражению:

f = 1 / RC

Внутренний генератор генерирует прямоугольную и треугольную волну. Схема формирователя синусоиды принимает треугольную волну и преобразует ее в синусоидальную волну.

Это по-прежнему отличная фишка. Помимо трех обычных сигналов, которые он генерирует, он также может их модулировать по амплитуде или частоте.

Импульсные генераторы синусоидальной волны

Есть несколько других умных способов получить приблизительную синусоидальную волну из импульсов и фильтров.Один из способов — просто сложить две прямоугольные волны одинаковой амплитуды, одна из которых смещена на 90 градусов относительно другой (, рис. 8, ). Пара триггеров JK, управляемых синхронизирующими импульсами в противофазе, может генерировать две прямоугольные волны, которые нужно добавить.

РИСУНОК 8. Грубый способ аппроксимации синусоидальной волны, который может работать для некоторых приложений питания переменного тока.


В результате получается сигнал, который можно использовать в некоторых приложениях для замены синусоидальной волны.Некоторые грубые преобразователи постоянного тока в переменный используют этот метод. Эффект представляет собой среднюю мощность, аналогичную той, которую синусоидальная волна передает нагрузке. Некоторая RC- или LC-фильтрация может сгладить волну до более непрерывной синусоидальной формы. Этот метод используется в некоторых источниках бесперебойного питания (ИБП) или инверторах солнечной энергии, где идеальная синусоида не требуется.

Интересный метод использует последовательность импульсов переменной ширины, которые фильтруются в синусоидальную волну. Если вы примените прямоугольный сигнал с равным временем включения и выключения к фильтру нижних частот, на выходе будет среднее значение импульсного напряжения за период включения-выключения.При импульсе в пять вольт средний выходной сигнал за полный цикл волны будет 2,5 вольта. Изменяя длительность или ширину импульса, можно получить разные средние напряжения.

Пример приведен на рис. 9 .

РИСУНОК 9. Схема ШИМ для генерации синусоидальной волны, эквивалентной импульсу. Использование нескольких импульсов уменьшает гармонические искажения и превращает их в более гладкую синусоидальную волну.


Амплитуды импульсов постоянны, но ширина или длительность импульса варьируются.По мере увеличения длительности импульса фильтр нижних частот производит более высокое среднее выходное напряжение. По мере сужения импульсов среднее выходное напряжение уменьшается. Нагрузка усредняет импульсы до синуса, близкого к синусу. Использование большего количества импульсов приводит к более плавной выходной синусоиде. Импульсы постепенно увеличиваются, а затем постепенно уменьшаются, и их среднее значение представляет собой синусоидальную волну. При необходимости можно добавить дополнительную фильтрацию.

Этот метод используется в некоторых системах приводов с регулируемым двигателем для изменения частоты синусоидальной волны, подаваемой на асинхронный двигатель переменного тока, для изменения его скорости (как в инверторах солнечной энергии и источниках бесперебойного питания).

Последовательность импульсов переменной ширины обычно генерируется микроконтроллером. Большинство этих процессоров имеют инструкции широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и один или несколько выходов ШИМ. Ключом к созданию синусоидальной волны с низким уровнем искажений является выбор количества, последовательности и формы импульсов. Известный инженер и писатель Дон Ланкастер разработал математический метод определения количества импульсов и их продолжительности для создания синусоидальной волны с минимальными гармоническими искажениями. Это называется волшебными синусоидальными волнами.Взгляните на www.tinaja.com .

Схемы, описанные здесь, действительно работают, если вы хотите поиграть с ними. Я использовал операционный усилитель TL081, но почти все работает (741 и т. Д.). Также неплохо сделать усиление переменной операционного усилителя с потенциометром в тракте обратной связи, чтобы отрегулировать усиление, чтобы инициировать или поддерживать колебания. NV


Регулируемый генератор синусоидальной волны высокой / низкой частоты

Регулируемый генератор синусоидальной волны высокой / низкой частоты, низкий уровень искажений.

Описание

В этой схеме используется универсальный генератор функций 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 такое высокое, 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.

Операция:

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 опускайте 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 уровне 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:

Для настройки частоты необходим частотомер, 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.

A Генератор быстрой синусоидальной волны

% PDF-1.4 % 1 0 obj> поток application / pdfA Quick Sine Wave Generator

  • Технические документы
  • Texas Instruments, Incorporated [SNOA839,0]
  • iText 1.4 (by lowagie.com) SNOA8392011-12-07T23: 07: 48.000Z2011-12-07T23: 07: 48.000Z конечный поток эндобдж 2 0 obj> эндобдж 3 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB / ImageC / ImageI] / Font >>> / MediaBox [0 0 540 720] / Родительский 2 0 R / Contents [12 0 R 13 0 R 14 0 R 15 0 R] / Тип / Страница >> эндобдж 8 0 obj> поток

    Низкочастотный синусоидальный генератор с постоянной амплитудой

    В общей низкочастотной цепи синусоидального генератора часто используются термистор и лампа накаливания.Он может использовать выход цепи с нарушением этого фиксированного значения. Сопротивление термистора зависит от температуры и в результате падения напряжения на нем.

    Из-за медленного отклика термистора, его свойства температуры по отношению к сопротивлению не являются линейными. Это похоже на то, что значение искажения в этой схеме генератора отсутствует.


    Низкочастотный синусоидальный генератор

    В этой схеме мы используем стабилитрон, который выполняет эту функцию для ограничения напряжения.Затем мостовая схема, состоящая из R1, R2 и C1, C2, определяет частоту генератора.

    И активные устройства в цепи Q1, Q2 должны будут иметь коэффициент усиления почти в три раза, чтобы они были завершены для выработки частоты.

    Когда выход достигает максимального значения. ZD1 начнет проводить ток и уменьшит скорость увеличения секции усилителя с этим демпфированием.

    Вероятно уменьшение синусоидального сигнала. для предотвращения слишком раннего ограничения ZD1 выходным сигналом, затем добавить резистор R5 последовательно с ZD1 и все параллельно с R4.

    Когда напряжение на ZD1 упадет до порогового уровня, полное сопротивление этой сети будет постепенно уменьшаться до синусоиды, стабильно очень велико.

    Хотя есть ограничение положительной фазы синусоидальной волны, пикового отрицательного сигнала, оно ограничивается автоматически.

    VR1 следует настраивать осторожно, чтобы избежать обрезки выходного сигнала. Отрицательная полуволновая часть выходного сигнала будет очень линейной, но положительная полуволна — это небольшое искажение, потому что оно ограничено.

    Продолжайте читать: «Осциллятор нестабильный мультивибратор»

    Однако не используется в приложениях, потому что некоторые работы не требуют завершения синусоидальной волны, например: вибрато инструмента.

    Выходное напряжение этой схемы синусоидального генератора может регулироваться потенциометром VR2 в диапазоне от 0 до 4 В (размах)

    Частота секции определяется формулой:
    f = (1/2) 3,14 R1 C1
    (R1 = R2; C1 = C2)

    Значение From, установленное в цепи, будет иметь частоту 6 Гц, а если использовать значение в скобках, будет иметь частоту около 0.01 Гц. R1 и R2 должны быть несколько сотен килоом.

    Если значение слишком низкое, чтобы вызвать нагрузку на усилитель на низких частотах. Отрицательная часть выходного сигнала могла быть обрезана, что привело к искажению. Элементы постоянного напряжения на выходе будут отфильтрованы путем подключения конденсатора высокого значения с электролитическим выходом к последовательному выходу.

    Продолжайте читать: «Генератор моста Вина с полевым транзистором»

    ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

    Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

    9.3: Однокристальные генераторы и генераторы частоты

    Генерация сигналов является основным требованием для самых разных приложений, поэтому ряд производителей выпускают отдельные генераторы на интегральных схемах и генераторы частоты. Некоторые из них, как правило, работают в диапазоне ниже 1 МГц и обычно требуют какой-либо внешней сети резисторов / конденсаторов для установки рабочей частоты. Также доступны другие узкоспециализированные схемы для целевых приложений.В этом разделе мы рассмотрим несколько микросхем, которые обычно называются генераторами тактовых импульсов, генераторами, управляемыми напряжением, контурами фазовой автоподстройки частоты и таймерами.

    9.3.1: Генератор прямоугольных сигналов / тактовых импульсов

    Потребность в стабильных, недорогих и простых в использовании интегральных схемах для генерации прямоугольных сигналов для нужд синхронизации широко распространена. Такие устройства производят несколько компаний. Одним из примеров является LTC6900 от Linear Technology. Лист описания с базовой формулой программирования показан на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): описание LTC6900. Перепечатано с любезного разрешения Linear Technology

    LTC6900 — это схема с низким энергопотреблением на 5 В, доступная в корпусе SOT-23 (5 контактов). Он работает в диапазоне от 1 кГц до 20 МГц. Выходная частота программируется с помощью одного резистора и подключения к его выводу делителя (обозначенному DIV). Частота задающего генератора определяется уравнением

    \ [f_o = 10 МГц \ frac {20 k} {R_ {set}} \ label {9.33} \]

    \ (R_ {set} \) подключен от вывода источника питания к выводу SET.Допустимые значения находятся в диапазоне от 10 k \ (\ Omega \) до 2 M \ (\ Omega \). Если вывод DIV заземлен, выходная частота будет рассчитанной. Если вывод DIV остается неподключенным, выходная частота будет разделена на 10, а если вывод DIV подключен к +5 В, выходная частота будет уменьшена в 100 раз. Это показано графически на рисунке \ (\ PageIndex). {2} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): осциллятор LTC6900. операция Перепечатано с разрешения Linear Technology

    Пример \ (\ PageIndex {1} \)

    Используя LTC6900, спроектируйте прямоугольный генератор с частотой 10 кГц.

    10 кГц вполне подходит для этой ИС. Чтобы добиться этого с комфортом, нам понадобится настройка деления на 100, основанная на графике на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Это потребует от нас привязать вывод DIV к +5 вольт. Значение \ (R_ {set} \) может быть аппроксимировано по графику или вычислено напрямую.

    \ [f_ {osc} = 10 МГц \ frac {20 k} {N \ times R_ {set}} \ notag \]

    \ [R_ {set} = 10 МГц \ frac {20 k} {N \ times f_ {osc}} \ notag \]

    \ [R_ {set} = 10 МГц \ frac {20 k} {100 \ times 100 кГц} \ notag \]

    \ [R_ {set} = 200 k \ notag \]

    9.3.2: Генератор

    , управляемый напряжением

    Генератор, управляемый напряжением (обычно сокращенно VCO) не обеспечивает фиксированную выходную частоту. Как следует из названия, выходная частота ГУН зависит от управляющего напряжения. Между управляющим напряжением и выходной частотой существует фиксированная зависимость. Теоретически любой генератор можно превратить в ГУН. Например, если резистор используется как часть схемы настройки, его можно заменить на какой-либо резистор, управляемый напряжением, такой как полевой транзистор или комбинация светозависимого резистора и лампы.Таким образом можно использовать внешний потенциал для установки частоты колебаний. Это очень полезно, если необходимо быстро изменить частоту или точно пройти через какой-то диапазон.

    Классический пример полезности VCO показан на рисунке \ (\ PageIndex {3} \). Это упрощенная схема аналогового монофонического музыкального клавишного синтезатора. Клавиши синтезатора — это не более чем переключатели. Эти переключатели отводят потенциалы от делителя напряжения. По мере того как музыкант играет на клавиатуре, переключатели включают все более и более высокие потенциалы.Эти уровни используются для очень точного управления VCO. Чем выше управляющее напряжение, тем выше будет выходная частота или шаг.

    Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Упрощенный музыкальный синтезатор с использованием VCO.

    ГУН

    можно использовать для ряда других приложений, включая анализаторы спектра с качающейся частотой, частотную модуляцию и демодуляцию, а также системы управления. Как мы увидим позже в этой главе, он также является неотъемлемой частью контура фазовой автоподстройки частоты.

    Примером VCO является LTC6990.Он является частью серии микросхем таймера / счетчика / часов Linear Technology TimerBlox. В эту серию входят источники часов, которые работают на частотах выше 100 МГц, и таймеры, которые переключаются с многочасовой скоростью. LTC6990 работает в диапазоне от 500 Гц до 2 МГц. Хотя его можно использовать для приложений с фиксированной частотой, он также обеспечивает гибкость ГУН. Обзор показан на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): LTC6990 VCO. Перепечатано с любезного разрешения Linear Technology

    Как и LTC6900, LTC6990 запрограммирован всего с одним резистором и имеет вариант делителя частоты.В отличие от своего брата, возможности делителя намного шире, охватывая восемь значений степени двойки против всего трех десятичных значений. Базовый генератор с фиксированной частотой показан в нижнем левом углу рисунка \ (\ PageIndex {4} \), где задающая частота колебаний управляется \ (R_ {set} \). Стандартный режим работы ГУН показан в правом нижнем углу. LTC6990 также имеет возможность выхода с высоким импедансом, что дает в общей сложности 16 возможностей делителя / выхода. Эта установка обычно программируется с помощью двух внешних резисторов.Таблица программирования воспроизведена на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): осциллятор LTC6990. программирование Перепечатано с любезного разрешения Linear Technology

    Состояние выхода зависит от комбинации вывода разрешения выхода (OE) и логики Hi-Z. Когда OE высокий, выход будет активен. Если OE низкий, а Hi-Z низкий, то выход будет низким. Наконец, если OE низкий, а Hi-Z высокий, то выход перейдет в состояние высокого импеданса.

    Напряжение на выводе DIVCODE устанавливает делитель частоты и режим импеданса. Это напряжение интерпретируется внутренним 4-битным аналого-цифровым преобразователем (АЦП — тема двенадцатой главы). Хотя можно запитать этот вывод каким-либо внешним источником, более практичным методом является просто создание делителя напряжения с парой резисторов с допуском 1%; один подключен от источника питания к выводу DIVCODE, а второй — от DIVCODE к земле.

    Задающий генератор LTC6990 управляется током на выводе SET.Внутри напряжение на этом выводе поддерживается на уровне 1 вольт, поэтому частоту можно установить с помощью одного резистора \ (R_ {set} \), подключенного от этого вывода к земле. Затем его можно разделить на более низкую частоту. По сути, это та же ситуация, которую мы обнаружили с LTC6900. Ток 20 \ (\ mu \) A (то есть 50 к \ (\ Omega \)) даст максимальную частоту 1 МГц. Более низкие токи (более высокое сопротивление) будут производить пропорционально более низкие частоты.

    Значение DIVCODE делит эту базовую частоту на степени двойки.Мы можем выразить эту связь следующей формулой:

    \ [f_ {osc} = 1 МГц \ frac {50 k} {N_ {DIV} R_ {set}} \ label {9.34} \]

    , где \ (N_ {DIV} \) находится из таблицы на рисунке \ (\ PageIndex {5} \)

    Процесс проектирования начинается с определения подходящего частотного диапазона. Лучше всего, если желаемая частота колебаний не находится в крайних точках любого заданного диапазона. После определения диапазона находится соответствующее значение для \ (N_ {DIV} \) и вместе с ним требуемые значения резистора делителя, \ (R_1 \) и \ (R_2 \).Отсюда легко решить уравнение \ ref {9.34} в терминах \ (R_ {set} \).

    Пример \ (\ PageIndex {2} \)

    LTC6990 подключен, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {6} \). Он используется как преобразователь света в частоту. То есть выходная частота будет контролироваться количеством света, попадающего на датчик. Датчик представляет собой элемент CdS (сульфид кадмия), который подключается в положении \ (R_ {set} \). В условиях низкой освещенности ячейка будет производить высокое сопротивление, а по мере увеличения уровня освещенности сопротивление падает.Предполагая, что ячейка изменяется от 500 кОм до 60 кОм, определите диапазон выходных частот. Сначала определите значение DIVCODE. Это можно найти, вычислив коэффициент делителя напряжения \ (R_1 \) и \ (R_2 \), но в этой схеме были использованы рекомендуемые значения из таблицы DIVCODE. По наблюдениям \ (N_ {DIV} = 16 \).

    Далее рассчитываем предельные частоты.

    Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Схема преобразователя света в частоту для примера \ (\ PageIndex {2} \).

    \ [f_ {osc} = 1MHz \ frac {50 k} {N_ {DIV} R_ {set}} \ notag \]

    \ [f_ {osc} = 1MHz \ frac {50k} {16 \ times 500 k} \ notag \]

    \ [f_ {osc} = 6,25 кГц \ notag \]

    \ [f_ {osc} = 1MHz \ frac {50 k} {N_ {DIV} R_ {set}} \ notag \]

    \ [f_ {osc} = 1MHz \ frac {50k} {16 x 60k} \ notag \]

    \ [f_ {osc} = 52,08 кГц \ notag \]

    Обратите внимание, что по мере увеличения уровня освещенности частота увеличивается пропорционально.

    При использовании в режиме VCO наиболее важным элементом, о котором следует помнить, является то, что частота задающего генератора устанавливается током, выходящим из вывода SET, \ (I_ {set} \), как выражается следующей формулой

    \ [f_o = 1 МГц \ times 50 k \ frac {I_ {set}} {V_ {set}} \ notag \]

    \ (V_ {set} \) поддерживается на уровне 1 вольт внутри, поэтому это уменьшается до

    \ [f_o = 1 МГц \ times 50 k \ times I_ {set} \ label {9.35} \]

    \ (f_ {osc} \) затем делится на \ (N_ {DIV} \). Конечная частота колебаний может быть выражена как

    \ [f_ {osc} = 1 МГц \ times 50 k \ frac {I_ {set}} {N_ {DIV}} \ label {9.36} \]

    Обратите внимание, что \ (I_ {set} \) выходит из микросхемы. Кроме того, обратите внимание, что частота колебаний и \ (I_ {set} \) прямо пропорциональны. Также имейте в виду, что вариация \ (I_ {set} \) и, следовательно, вариация частоты должны быть сохранены на уровне 16: 1 для лучшей производительности, где максимальное значение \ (I_ {set} \) равно 20. \ (\ му \) А.Простой способ получения контроля напряжения показан на рисунке \ (\ PageIndex {4} \). Здесь есть некоторые потенциальные проблемы. Во-первых, диапазон напряжения от схемы управления может не соответствовать желаемой частоте с этой схемой. Во-вторых, обратите внимание, что более высокие управляющие напряжения приведут к более низким выходным частотам, то есть обратная зависимость. Это может быть проблемой в некоторых приложениях. Следовательно, мы рассмотрим более общий метод управления схемой с использованием внешнего операционного усилителя для масштабирования и смещения.

    Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): метод отображения управляющего напряжения.

    Схема на рисунке \ (\ PageIndex {7} \) представляет метод отображения существующего управляющего напряжения на LTC6990 или любой аналогичный ГУН. В этой схеме для масштабирования и смещения используется простой суммирующий усилитель. Управляющее напряжение \ (V_C \) масштабируется по одному каналу взвешенного сумматора. Этот сигнал смещается постоянным напряжением \ (V_ {offset} \), подаваемым через другой канал. Напряжение на выходе операционного усилителя используется для отвода тока от ГУН через управляющий резистор \ (R_C \).Напомним, что вывод SET микросхемы внутри выдает 1 вольт, и это выходной ток, \ (I_ {set} \), который устанавливает частоту задающего генератора, как выражено в уравнении \ ref {9.35}. Очевидно, что выходное напряжение операционного усилителя должно быть меньше 1 вольт, чтобы операционный усилитель потреблял ток (т.е. чтобы \ (I_ {set} \) выходил из LTC6990). Разница напряжений между выходом операционного усилителя и 1 вольт на выводе SET падает на \ (R_C \), и это то, что создает \ (I_ {set} \). Обратите внимание, что когда управляющее напряжение становится более положительным на входе операционного усилителя, его выход и, следовательно, \ (I_ {set} \) также увеличивается.Таким образом, частота увеличивается с увеличением управляющего напряжения.

    Пример \ (\ PageIndex {3} \)

    Используя рисунок \ (\ PageIndex {7} \) в качестве руководства, спроектируйте схему ГУН, которая будет генерировать выходные частоты от 20 кГц до 50 кГц при управляющем напряжении от 6 до 8 вольт (т. Е. 6 вольт будут производить 20 кГц. , 7 вольт — 35 кГц, 8 вольт — 50 кГц и т. Д.)

    Во-первых, обратите внимание, что диапазон частот составляет 2,5: 1. Поскольку LTC6990 всегда может покрыть любой диапазон 8: 1 (до 16: 1), а максимальная частота 50 кГц значительно ниже максимальной частоты LTC6990, мы знаем, что эта ИС является хорошим кандидатом для этой конструкции.Теперь нам нужно определить номиналы резистора делителя. Из рисунка \ (\ PageIndex {5} \) видно, что мы можем достичь этого диапазона, используя \ (N_ {DIV} \) 4, 8 или 16. Выбирая среднее значение и предполагая, что нас не волнует Hi- Z состояние, мы приходим к DIVCODE = 3 с \ (R_1 \) = 1 M \ (\ Omega \) и \ (R_2 \) = 280 k \ (\ Omega \).

    Наш частотный диапазон составляет 2,5: 1, что означает, что наш диапазон \ (I_ {set} \) также должен быть 2,5: 1. Для удобства выберите на выходе операционного усилителя значение 0 В для минимальной частоты.Это даст 1 вольт на \ (R_C \) и произойдет, когда управляющее напряжение в операционном усилителе достигнет минимума 6 вольт. Когда управляющее напряжение достигает максимального значения 8 вольт, нам потребуется 2,5 вольта на \ (R_C \) (т.е. в 2,5 раза больше предыдущего \ (I_ {set} \)). Это означает, что на выходе операционного усилителя должно быть -1,5 В. Обратите внимание, что изменение входного управляющего напряжения на 2 вольта вызовет изменение на 1,5 вольта на выходе операционного усилителя. Таким образом, усиление этого канала составляет -0,75. Если мы выберем \ (R_f \) = 100 k \ (\ Omega \), то \ (R_b \) = 75 k \ (\ Omega \).

    На этом этапе нам нужно добавить смещение. Только с масштабированием усиления, 6 вольт \ (V_C \) дает -0,75 умножить на 6 или -4,5 вольт, а \ (V_C \) в 8 вольт аналогичным образом дает -6 вольт. Следовательно, нам нужно добавить к выходу смещение +4,5 В. Если мы привяжем \ (V_ {offset} \) к шине питания -15 В на операционном усилителе, тогда нам понадобится коэффициент усиления 4,5 / (-15) или -0,3. При \ (R_f \), равном 100 к \ (\ Omega \), \ (R_a \) должно быть 333,3 к \ (\ Omega \) (ближайшее стандартное значение 1% — 332 к \ (\ Omega \)).

    Наконец, чтобы определить \ (R_C \), обратитесь к уравнению \ ref {9.36} и решите относительно \ (I_ {set} \)

    \ [I_ {set} = \ frac {f_ {osc} \ times N_ {DIV}} {1 МГц \ times 50 k} \ notag \]

    Использование минимального fosc 20 кГц дает

    \ [I_ {set} = \ frac {20 кГц \ times 8} {1 МГц \ times 50 k} \ notag \]

    \ [I_ {set} = 3,2 мкА \ notag \]

    Это происходит при 1 вольт на \ (R_C \). Следовательно, \ (R_C \) = 312,5 к \ (\ Омега \). Перекрестная проверка, когда \ (V_C \) = 8 В, мы видим 2,5 вольта на \ (R_C \) для тока 8 \ (\ mu \) A. Подставляя это в уравнение \ ref {9.36} дает 50 кГц, нашу желаемую максимальную частоту.

    В заключение отметим, что способ качания частоты зависит от формы волны \ (V_c \). Если используется синусоида, выходная частота будет плавно изменяться в указанных пределах. С другой стороны, если форма волны для \ (V_c \) является пилообразной, выходная частота будет начинаться с одного предела, а затем плавно переместиться к другому пределу по мере продолжения пилообразного изменения \ (V_c \). Когда рампа сбрасывается, выходная частота возвращается к своей начальной точке.Пример этого показан на рисунке \ (\ PageIndex {8} \). Наконец, если форма волны управления имеет квадратную форму, выходная частота будет скачкообразно изменяться с минимальной на максимальную частоту и обратно. Этот эффект показан на рисунке \ (\ PageIndex {9} \) и может использоваться для генерации сигналов FSK (частотный сдвиг). FSK используется в индустрии связи для передачи двоичной информации.

    Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): изменение частоты ГУН с использованием пилообразного изменения.

    Рисунок \ (\ PageIndex {9} \): двухтональный выход ГУН с использованием прямоугольной волны.

    9.3.3: Контур фазовой автоподстройки частоты

    На одну ступень выше от ГУН входит контур фазовой автоподстройки частоты или ФАПЧ. ФАПЧ — это самокорректирующаяся схема; он может фиксироваться на входной частоте и настраиваться для отслеживания изменений на входе. ФАПЧ используются в модемах, системах ЧМн, частотном синтезе, тональных декодерах, демодуляции ЧМ-сигналов и других приложениях. Блок-схема базовой системы ФАПЧ показана на рисунке \ (\ PageIndex {10} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {10} \): Цепь фазовой автоподстройки частоты.

    По сути, ФАПЧ использует обратную связь, чтобы синхронизировать генератор с фазой и частотой входящего сигнала. Он состоит из трех основных частей; фазовый компаратор, контурный фильтр (обычно запаздывающая сеть некоторой формы) и ГУН. В контуре также может быть усилитель. Фазовый компаратор управляется входным сигналом и выходом ГУН. Он выдает сигнал ошибки, который пропорционален разности фаз между его входами. Затем этот сигнал ошибки фильтруется для удаления паразитных высокочастотных сигналов и шума.Результирующий сигнал ошибки используется в качестве управляющего напряжения для ГУН и, как таковой, устанавливает выходную частоту ГУН. Пока сигнал ошибки не слишком велик, контур будет самостабилизироваться. Другими словами, сигнал ошибки в конечном итоге приведет к тому, что ГУН будет иметь идеальную частоту и фазовую синхронизацию с входным сигналом. Когда это происходит, говорят, что ФАПЧ синхронизируется с входом. Диапазон частот, в котором ФАПЧ может оставаться в синхронизированном состоянии при изменении входного сигнала, называется диапазоном захвата.Обычно диапазон захвата симметричен относительно свободной или центральной частоты ГУН. Отклонение от центральной частоты до границы диапазона захвата называется диапазоном слежения и, следовательно, составляет половину диапазона захвата. Это показано на рисунке \ (\ PageIndex {11} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {11} \): Рабочие диапазоны для петли фазовой автоподстройки частоты.

    Хотя ФАПЧ может отслеживать изменения во всем диапазоне захвата, она может быть не в состоянии первоначально получить синхронизацию с частотами в пределах диапазона.Несколько более узкая полоса частот, называемая диапазоном захвата, указывает частоты, которые ФАПЧ всегда сможет захватить. Опять же, диапазон захвата обычно симметричен относительно \ (f_o \). Отклонение в обе стороны от \ (f_o \) называется диапазоном втягивания. Для правильной работы системы ФАПЧ входная частота должна сначала находиться в пределах диапазона захвата. Как только система ФАПЧ зафиксировала сигнал, входная частота может изменяться в большем диапазоне захвата. Центральная частота ГУН обычно устанавливается внешним резистором или конденсатором.Для петлевого фильтра также могут потребоваться внешние компоненты. В зависимости от приложения желаемый выходной сигнал от ФАПЧ может быть либо выходом ГУН, либо управляющим напряжением для ГУН.

    Один из способов передачи двоичных сигналов — через FSK. Это может использоваться, чтобы позволить двум компьютерам обмениваться данными по телефонным линиям. Из-за ограниченной полосы пропускания непрактично напрямую передавать цифровую информацию в ее нормальной импульсной форме. Вместо этого высокий и низкий логические уровни могут быть представлены разными частотами.Например, прямоугольная волна будет представлена ​​как чередующийся набор двух тонов. FSK очень легко сгенерировать. Все, что вам нужно сделать, это запустить ГУН с желаемым логическим сигналом. Чтобы восстановить данные, схема приема должна создать высокий или низкий уровень, в зависимости от того, какой тон получен. Для этой цели может использоваться система ФАПЧ. Выходной сигнал будет сигналом ошибки, который управляет ГУН. Логика работы схемы обманчиво проста. Если ФАПЧ заблокирована, выходная частота его ГУН должна быть такой же, как входной сигнал.Помня, что входящий сигнал FSK сам является производным от VCO, для того, чтобы VCO были заблокированы, они должны управляться идентичными управляющими сигналами. Следовательно, управляющий сигнал, который управляет внутренним ГУН ФАПЧ, должен быть таким же, как управляющий сигнал, который изначально генерировал сигнал FSK. Затем сигнал управления ФАПЧ может быть подан на компаратор, чтобы должным образом согласовать сигнал со следующей логической схемой.

    По той же схеме, что и демодулятор ЧМн, находится стандартный демодулятор ЧМ-сигнала.Опять же, операционная логика такая же. Для того, чтобы ФАПЧ оставалась заблокированной, ее управляющий сигнал ГУН должен быть таким же, как исходный модулирующий сигнал. В случае типичных радиопередач модулирующим сигналом является голос или музыка. Выходной сигнал необходимо будет дополнительно усилить по переменному току. ФАПЧ служит усилителем промежуточной частоты, ограничителем и демодулятором. В результате получается очень экономичная система.

    Рисунок \ (\ PageIndex {12} \): синтезатор частоты с ФАПЧ.

    Еще одно применение ФАПЧ — синтез частоты. Из одного точного опорного сигнала можно использовать систему ФАПЧ для получения ряда новых частот. Блок-схема показана на рисунке \ (\ PageIndex {12} \). Основное изменение заключается в добавлении программируемого делителя между ГУН и фазовым компаратором. ФАПЧ может оставаться синхронизированной с опорным генератором, только создавая ту же частоту на делителе. Это означает, что ГУН должен генерировать частоту в \ (N \) раз выше, чем опорный генератор.Мы можем использовать выход VCO по желанию. Чтобы изменить выходную частоту, все, что нужно изменить, — это коэффициент делителя. Обычно используется высокоточный и стабильный эталон, например кварцевый генератор. Таким образом, вновь синтезированные частоты также будут очень стабильными и точными.

    Одним из примеров усовершенствованной цифровой системы ФАПЧ является LTC6950. Это устройство работает на частоте до 1,4 ГГц и имеет пять выходов. Каждый из выходов имеет независимо программируемый делитель и задержку тактового сигнала ГУН.Входная опорная частота устанавливается в диапазоне от 2 МГц до 250 МГц. Благодаря множеству выходов и возможностям синхронизации это устройство может использоваться в больших распределенных системах, требующих точного управления несколькими часами. Действительно, одно устройство можно использовать для управления несколькими другими LTC6950 в очень больших системах. Примером этого может быть система, использующая несколько высокоскоростных аналого-цифровых или цифро-аналоговых преобразователей с высоким разрешением. Точность этих устройств во многом зависит от очень точных и стабильных источников синхронизации.Мы рассмотрим аналого-цифро-аналоговое преобразование в двенадцатой главе.

    9.3.4: 555 Таймер

    Таймер 555 — это универсальная интегральная схема, впервые представленная Signetics в начале 1970-х годов. Он остается популярным строительным блоком в самых разных приложениях, от простых прямоугольных генераторов до охранной сигнализации и широтно-импульсных модуляторов. В своих самых основных формах, одноразовом, или моностабильном, и нестабильном генераторе, 555 требует лишь нескольких внешних компонентов.Обычно для основных функций требуются только два конденсатора и два резистора. 555 выпускается разными производителями и в нескольких формах. Например, 556 — это сдвоенный 555. 555 может воспроизводить частоты примерно до 500 кГц. Выходной ток установлен как 200 мА, хотя это влечет за собой довольно высокие внутренние падения напряжения. Более разумное ожидание будет ниже 50 мА. Схема может питаться от источников питания от 5 до 18 вольт. Это делает 555 пригодным как для цифровой логики TTL, так и для типичных систем операционных усилителей.Время нарастания и спада для выходной прямоугольной волны обычно составляет 100 нс.

    Рисунок \ (\ PageIndex {13} \): Блок-схема таймера 555.

    Блок-схема 555 показана на рисунке \ (\ PageIndex {13} \). Он состоит из пары компараторов, связанных с цепочкой из трех одинаковых резисторов. Обратите внимание, что верхний, или пороговый, компаратор видит примерно 2/3 \ (V_ {cc} \) на своем инвертирующем входе, при условии, что никакие внешние схемы не подключены к выводу управления. (Если контакт управления не используется, между контактом и землей следует установить конденсатор емкостью 10 нФ.) Нижний, или триггерный, компаратор видит примерно 1/3 \ (V_ {cc} \) на своем неинвертирующем входе. Эти два компаратора питают триггер, который, в свою очередь, питает выходную схему и транзисторы разряда и сброса. Если на выходе триггера низкий уровень, транзистор разряда будет выключен. Обратите внимание, что выходной каскад является инвертирующим, поэтому, когда выход триггера низкий, выход схемы высокий. Напротив, если на входе транзистора сброса низкий уровень, выходной сигнал будет подавлен. Если возможности сброса не требуются, контакт сброса должен быть привязан к \ (V_ {cc} \).

    Возвращаясь к компараторам, если бы неинвертирующий вход порогового компаратора поднялся выше 2/3 \ (V_ {cc} \), выход компаратора изменил бы состояние, запустив триггер и выдав низкое значение из 555 Аналогично, если вход инвертирующего входа компаратора триггера упадет ниже 1/3 \ (V_ {cc} \), выходной сигнал компаратора изменится, и, в конечном итоге, выход 555 станет высоким.

    9.3.5: 555 Моностабильная работа

    Базовая моностабильная схема показана на рисунке 9.39. В этой форме 555 будет генерировать одиночный импульс заданной ширины, когда на вход триггера подается отрицательный импульс. Обратите внимание, что три входных компонента, \ (R_ {in} \), \ (C_ {in} \) и \ (D \) служат для ограничения и дифференциации приложенного импульса. Таким образом, будет получен очень узкий импульс, что снижает вероятность ложных срабатываний. Чтобы увидеть, как работает схема, обратитесь к осциллограммам, представленным на рисунке 9.40.

    Рисунок \ (\ PageIndex {14} \): 555 моностабильное соединение.

    Рисунок \ (\ PageIndex {15} \): 555 моностабильных сигналов.

    Предположим, что мощность 555 изначально низкая. Это означает, что транзистор разряда включен, замыкая синхронизирующий конденсатор \ (C \). На вход схемы подается узкий слабый импульс. Это заставит триггерный компаратор изменить состояние, запустив триггер, который, в свою очередь, вызовет высокий уровень на выходе, а также отключит транзистор разряда. В этот момент \ (C \) начинает заряжаться в сторону \ (V_ {cc} \) через \ (R \).Когда напряжение конденсатора достигает 2/3 \ (V_ {cc} \), срабатывает пороговый компаратор, устанавливая на выходе низкий уровень и включающий разрядный транзистор. Это разряжает конденсатор синхронизации, и схема готова к подаче нового входного импульса. Обратите внимание, что без входной схемы формирования сигналов запускающий импульс должен быть уже, чем желаемый выходной импульс. Уравнение для ширины выходного импульса

    \ [T_ {out} = 1.1 RC \ notag \]

    Интересно отметить, что значение \ (V_ {cc} \) не входит в уравнение.Это связано с тем, что компараторы всегда сравнивают входные сигналы с определенными процентами от \ (V_ {cc} \), а не с конкретными напряжениями.

    Пример \ (\ PageIndex {4} \)

    Определите значения синхронизирующего резистора и конденсатора для получения выходного импульса 100 мкс от 555.

    Разумным выбором для \ (R \) будет 10 k \ (\ Omega \).

    \ [T_ {out} = 1.1 RC \ notag \]

    \ [C = \ frac {T_ {out}} {1.1 R} \ notag \]

    \ [C = \ frac {100 \ mu s} {1.1 \ times 10 k} \ notag \]

    \ [C = 9.09 nF \ notag \]

    Ближайшее стандартное значение будет 10 нФ, поэтому лучшим выбором для \ (R \) может быть 9,1 к \ (\ Omega \) (также стандартное значение). Эта пара достаточно точно даст желаемую ширину импульса.

    9.3.6: 555 Нестабильная работа

    На рисунке \ (\ PageIndex {16} \) показана основная нестабильная или автономная форма генератора прямоугольных сигналов. Обратите внимание на сходство с моностабильной схемой. Очевидная разница
    состоит в том, что прежний вход триггера теперь подключен к цепи синхронизации резистор-конденсатор.Фактически, схема будет постоянно срабатывать. Чтобы увидеть, как работает схема,
    обратитесь к рисунку \ (\ PageIndex {17} \) для просмотра интересующих сигналов.

    Сначала предположим, что выход 555 находится в высоком состоянии. В этот момент разрядный транзистор выключен, а конденсатор C заряжается до Vcc через RA и RB. В конце концов, напряжение конденсатора превысит 2/3 В постоянного тока, что приведет к срабатыванию триггера порогового компаратора. Это включит разрядный транзистор и вызовет низкий уровень на выходе 555.Разрядный транзистор эффективно помещает верхний конец RB на землю, исключая RA и Vcc. Теперь C разряжается через RB до 0. В конечном итоге напряжение конденсатора упадет ниже 1/3 В постоянного тока. Это приведет к срабатыванию триггерного компаратора, который, в свою очередь, вернет схему в исходное состояние, и цикл повторится.

    Рисунок \ (\ PageIndex {16} \): 555 нестабильное соединение.

    Рисунок \ (\ PageIndex {17} \): 555 нестабильных сигналов.

    Частота колебаний явно зависит только от C, RA и RB. Временные периоды:

    .

    \ [T_ {high} = 0,69 (R_A + R_B) C \ notag \]

    \ [T_ {low} = 0,69 R_B C \ notag \]

    Это приводит к частоте

    \ [f = \ frac {1.44} {R_A +2 R_B} \ notag \]

    Рабочий цикл обычно определяется как максимальное время, разделенное на период. Документация 555 часто меняет это определение, но мы будем придерживаться отраслевых норм.

    \ [Рабочий цикл = \ frac {R_A + R_B} {R_A + 2 R_B} \ notag \]

    Быстрый анализ рабочего цикла. Уравнение показывает, что не существует разумной комбинации резисторов, которая дала бы 50% рабочего цикла, не говоря уже о меньшем.Однако есть простой способ решить эту проблему. Все, что вам нужно сделать, это разместить диод параллельно RB, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {18} \). Диод будет смещен в прямом направлении в течение высокого периода времени и эффективно закорачивает RB. В течение низкого периода времени диод будет смещен в обратном направлении, и RB все еще будет доступен для фазы разряда. Если RA и RB установлены на одно и то же значение, конечный результат будет составлять 50% рабочего цикла. Конечно, из-за неидеальности диода он не будет идеальным, поэтому может потребоваться некоторая корректировка номиналов резистора.Кроме того, обратите внимание, что если \ (R_A \) также заменить потенциометром (и, возможно, последовательным ограничивающим резистором), получится настраиваемый генератор прямоугольных сигналов
    .

    Рисунок \ (\ PageIndex {18} \): 555 с шунтирующим диодом для рабочих циклов \ (\ leq \) 50%.

    Пример \ (\ PageIndex {5} \)

    Определите значения компонентов для генератора прямоугольных сигналов 2 кГц с рабочим циклом 80%. Во-первых, обратите внимание, что период является обратной величиной желаемой частоты или 500 \ (\ mu \) s.
    Для 80% рабочего цикла получается

    \ [T_ {high} = \ text {Duty Cycle} \ times T \ notag \]

    \ [T_ {high} = 0.8 \ раз 500 \ му с \ нотаг \]

    \ [T_ {high} = 400 \ mu s \ notag \]

    \ [T_ {low} = T − T_ {high} \ notag \]

    \ [T_ {low} = 500 \ mu s-400 \ mu s \ notag \]

    \ [T_ {low} = 100 \ mu s \ notag \]

    Выбор \ (R_B = 10 k \ Omega \),

    \ [T_ {low} = 0,69 R_B C \ notag \]

    \ [C = \ frac {T_ {low}} {0,69 R_B} \ notag \]

    \ [C = \ frac {100 \ mu s} {0,69 \ times 10 k \ Omega} \ notag \]

    \ [C = 14,5 нФ \ notag \]

    \ [T_ {high} = 0.69 (R_A + R_B) C \ notag \]

    \ [R_A = \ frac {T_ {high}} {0,69C} — R_B \ notag \]

    \ [R_A = \ frac {400 \ mu s} {0,69 \ times 14,5 nF} — 10 к \ Omega \ notag \]

    \ [R_A = 30k \ Omega \ notag \]

    ICL8038 Модуль генератора сигналов средней / низкой частоты 10 Гц-450 кГц Треугольный / прямоугольный / синусоидальный

    Описание:
    Модуль ICL8038 разработан для обычного частотного диапазона, регулируется в 5 стойках и может генерировать треугольные, прямоугольные и синусоидальные импульсные сигналы с низким уровнем искажений от 10 Гц до 450 кГц.
    Синусоидальная волна может использоваться для тестирования сигнала, сигнала возбуждения, сигнала несущей частоты, прямоугольная волна может использоваться для сигнала переключения, сигнала запуска и т. Д. Треугольная волна в основном используется для сигнала сканирования.

    Параметр:

    Параметр Значение
    Рабочее напряжение От 12 В до 15 В
    Сигнальный выход Синусоидальная волна, треугольная волна, прямоугольная волна
    Частотный диапазон От 10 Гц до 450 кГц
    Синусоидальная волна с низким уровнем искажений 1%
    Рабочий цикл От 2% до 98%
    Низкотемпературный дрейф 50ppm / Цельсия
    Линейность выходного сигнала треугольной формы 0.1%
    Рабочая температура 0-70 по Цельсию

    Определение контакта:

    Протестировано выдающимся партнером ICStation Learnelectronics:

    Подробнее читайте в видео:
    (язык видео — английский )

    Во-первых, мы должны сказать, что ICStation не принимает никаких форм оплаты при доставке.Раньше товары отправлялись после получения информации о заказе и оплаты.

    1) Paypal Оплата

    PayPal — это безопасная и надежная служба обработки платежей, позволяющая делать покупки в Интернете. PayPal можно использовать на icstation.com для покупки товаров с помощью кредитной карты (Visa, MasterCard, Discover и American Express), дебетовой карты или электронного чека (т. Е. С использованием вашего обычного банковского счета).



    Мы проверены PayPal

    2) Вест Юнион


    Мы знаем, что у некоторых из вас нет учетной записи Paypal.

    Но, пожалуйста, расслабься. Вы можете использовать способ оплаты West Union.

    Для получения информации о получателе свяжитесь с нами по адресу [email protected]

    3) Банковский перевод / банковский перевод / T / T

    Банковский перевод / банковский перевод / способы оплаты T / T принимаются для заказов, общая стоимость которых составляет до долларов США 500 . Банк взимает около 60 долларов США за комиссию за перевод, если мы производим оплату указанными способами.(с бесплатным номером отслеживания и платой за страховку доставки)

    (2) Время доставки
    Время доставки составляет 7-20 рабочих дней в большинство стран; Пожалуйста, просмотрите приведенную ниже таблицу, чтобы точно узнать время доставки к вам.

    7-15 рабочих дней в: большинство стран Азии
    10-16 рабочих дней в: США, Канаду, Австралию, Великобританию, большинство стран Европы
    13-20 рабочих дней в: Германию, Россию
    18-25 рабочих дней Кому: Франция, Италия, Испания, Южная Африка
    20-45 рабочих дней Куда: Бразилия, большинство стран Южной Америки

    2.EMS / DHL / UPS Express

    (1) Стоимость доставки: Бесплатно для заказа, который соответствует следующим требованиям
    Общая стоимость заказа> = 200 долларов США или Общий вес заказа> = 2,2 кг

    Когда заказ соответствует одному из вышеуказанных требований, он будет отправлен БЕСПЛАТНО через EMS / DHL / UPS Express в указанную ниже страну.
    Азия: Япония, Южная Корея, Монголия. Малайзия, Сингапур, Таиланд, Вьетнам, Камбоджа, Индонезия, Филиппины
    Океания: Австралия, Новая Зеландия, Папуа-Новая Гвинея
    Европа и Америка: Бельгия, Великобритания, Дания, Финляндия, Греция, Ирландия, Италия, Люксембург, Мальта, Норвегия, Португалия, Швейцария, Германия, Швеция, Франция, Испания, США, Австрия, Канада
    Примечание. Стоимость доставки в другие страны, пожалуйста, свяжитесь с orders @ ICStation.com

    (2) Время доставки
    Время доставки составляет 3-5 рабочих дней (около 1 недели) в большинство стран.

    Поскольку посылка будет возвращена отправителю, если она не была подписана получателем в течение 2-3 дней (DHL), 1 недели (EMS) или 2 недель (заказное письмо), обратите внимание на время прибытия. пакета.

    Примечание:

    1) Адреса АПО и абонентского ящика

    Мы настоятельно рекомендуем вам указать физический адрес для доставки заказа.

    Потому что DHL и FedEx не могут доставлять товары по адресам APO или PO BOX.

    2) Контактный телефон

    Контактный телефон получателя требуется агентством экспресс-доставки для доставки посылки. Сообщите нам свой последний номер телефона.


    3. Примечание
    1) Время доставки смешанных заказов с товарами с разным статусом доставки следует рассчитывать с использованием самого длинного из перечисленных ориентировочных сроков.
    2) Напоминание о китайских праздниках: во время ежегодных китайских праздников могут быть затронуты услуги определенных поставщиков и перевозчиков, а доставка заказов, размещенных примерно в следующее время, может быть отложена на 3–7 дней: китайский Новый год; Национальный день Китая и т. Д.
    3) Как только ваш заказ будет отправлен, вы получите уведомление по электронной почте от icstation.com.
    4) Отследите заказ с номером отслеживания по ссылкам ниже:

    Преобразование частоты генератора

    : использованная мощность генератора 60 Гц и 50 Гц

    Скорость и частота генератора пропорциональны Выходная частота генератора — один из важных параметров, определяющих мощность генератора.Электрическая мощность генератора должна поддерживаться на фиксированной частоте, 50 Гц или 60 Гц, чтобы соответствовать выходной мощности стандартной электрической сети или номинальной частоте ваших приборов.

    Частота обычно составляет 60 Гц в США и 50 Гц в Европе. Вы также можете встретить разные изолированные участки одной и той же сети, работающие на разных частотах. Затем становится важным изменить выходную частоту генератора, чтобы она соответствовала частоте питаемых приборов или сети, к которой подключен ваш генератор.

    Изменение оборотов двигателя в зависимости от выходной частоты Современные генераторы состоят из двигателя, напрямую подключенного к генератору переменного тока для производства электроэнергии. Один из наиболее распространенных способов изменения выходной частоты генератора — это изменение скорости вращения двигателя.

    Эти два фактора связаны согласно следующей формуле — Частота генератора (f) = Число оборотов двигателя в минуту (N) * Число магнитных полюсов (P) / 120 И наоборот, P = 120 * f / N

    Согласно приведенной выше формуле, двухполюсный генератор с выходной частотой 60 Гц имеет частоту вращения двигателя 3600 об / мин.Чтобы изменить выходную частоту на 50 Гц для той же конфигурации генератора, необходимо снизить частоту вращения двигателя до 3000 об / мин. Точно так же для 4-полюсного генератора частота вращения двигателя 1800 об / мин дает выходную мощность 60 Гц. Снижение частоты вращения двигателя до 1500 об / мин дает выходную частоту 50 Гц.

    В случае небольших или домашних генераторов вы можете изменить настройки оборотов двигателя, сделав несколько изменений на панели управления вашего агрегата. Следуйте инструкциям ниже, чтобы изменить частоту генератора с 60 Гц на 50 Гц:

    1. Запустите двигатель генератора и настройте частотомер на панели управления на 50 Гц
    2. Проверьте вольтметр переменного тока или потенциометр, в зависимости от обстоятельств, и считайте выходное напряжение генератора.Выходное напряжение уменьшается при уменьшении частоты и может быть ниже желаемого значения
    3. Отрегулируйте вольтметр переменного тока или потенциометр на панели управления, пока не получите желаемое выходное напряжение при 50 Гц
    4. Сделав аналогичные изменения на панели управления, вы можете увеличить частоту с 50 Гц до 60 Гц
    5. Если на панели управления не отображается частота, вам необходимо сначала подключить устройство, которое будет измерять частоту во время работы генератора, а затем изменять частоту вращения двигателя.
      Блоки управления генератором осуществляют мониторинг и управление вашим блоком в реальном времени. Встроенные защитные функции автоматически отключают ваш генератор в случае превышения оборотов двигателя или очень низкой выходной частоты. Для получения дополнительной информации о функциях генератора, пожалуйста, прочтите следующую статью, Как работают генераторы ..

    Преобразователи частоты

    Если вы используете генератор с фиксированной частотой вращения, вы можете подключить к своему устройству преобразователь частоты.Преобразователь частоты представляет собой комбинацию выпрямителя и инвертора. Выпрямитель использует выходной переменный ток генератора (AC) для производства постоянного тока (DC). Затем инвертор преобразует это, чтобы произвести выход переменного тока желаемой частоты. Любое сопутствующее изменение напряжения связано с назначением устройства, а также зависит от приложения, для которого используется преобразователь частоты.


    Традиционно преобразователи частоты, такие как роторные преобразователи и мотор-генераторные установки, изготавливались из электромеханических компонентов.С появлением твердотельной электроники они теперь построены как полностью электронные блоки.

    Помимо изменения выходной частоты, эти блоки также используются для управления крутящим моментом и скоростью двигателей переменного тока. Преобразователи частоты также находят применение в аэрокосмической промышленности для преобразования частоты 50 Гц или 60 Гц в выходную мощность 400 Гц, которая используется в наземных силовых установках самолетов. Эти системы также используются для управления скоростью вентиляторов и насосов и других нагрузок с переменным крутящим моментом, работающих на переменной скорости.

    Электронные генераторные установки с регулируемой скоростью Существует особый класс генераторов, известный как генераторы с электронной регулируемой скоростью, в которых изменение скорости двигателя изменяет скорость генератора переменного тока для автоматического получения выходного сигнала переменной частоты. Затем преобразователь частоты используется для исправления переменного выходного сигнала генератора, чтобы он соответствовал требуемой выходной частоте 50 Гц или 60 Гц.

    Использование этого устройства устраняет необходимость в приводе с регулируемой скоростью и трансформаторе.Недостатком этой технологии является то, что электронный компонент, помимо своей дороговизны, не подходит для использования в суровых условиях, в которых обычно работает генератор.

    Важно отметить, что они отличаются от генераторных установок с регулируемой скоростью, которые имеют бесступенчатую трансмиссию (CVT), которая позволяет изменять частоту вращения двигателя, но поддерживает постоянную скорость генератора переменного тока. Это не изменяет выходную частоту, но позволяет генератору изменять выходную мощность генератора для удовлетворения требований переменной нагрузки.

    >> Вернуться к статьям и информации << .

    Оставить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *