Низких частот предназначены для получения на выходе устройства периодических низкочастотных электрических сигналов с заданными параметрами (форма, амплитуда, частота сигнала).
КР1446УД1 (рис. 35.1) представляет собой сдвоенный гай- to-rail ОУ общего назначения. На основе этой микросхемы могут быть созданы устройства разнообразного назначения, в частности, электрических колебаний, которых приведены на рис. 35.2-35.4 . (рис. 35.2):
♦ одновременно и синхронно вырабатывает импульсы напряжения прямоугольной и пилообразной формы;
♦ имеет единую для обоих ОУ искусственную среднюю точку, образованную делителем напряжения R1 и R2 .
На первом из ОУ построен , на втором - Шмитта с широкой петлей гистерезиса (U raCT =U nHT ;R3/R5), точными и стабильными порогами переключения. Частота генерации определяется по формуле:
f =———– и составляет для указанных на схеме номиналах 265 Ги. С
Рис. 35.7. Цоколевка и состав микросхемы КР 7446УД7
Рис. 35.2. генератора прямоугольных- треугольных импульсов на микросхеме КР1446УД 7
изменением напряжения питания от 2,5 до 7 В эта частота изменяется не более чем на 1 %.
Усовершенствованный (рис. 35.3) вырабатывает импульсы прямоугольной формы, причем их частота от величины управляющего
Рис. 35.3. управляемого генератора прямоугольных импульсов
входного напряжения по закону
При изменении
входного напряжения от 0,1 до 3 В частота генерации линейно возрастает от 0,2 до 6 кГц .
Частота генерации генератора прямоугольных импульсов на микросхеме КР1446УД5 (рис. 35.4) линейно от величины приложенного управляющего напряжения и при R6=R7 определяется как:
5 В частота генерации линейно возрастает от 0 до 3700 Гц .
Рис. 35.4. генератора, управляемого напряжением
Так, при изменении входного напряжения от 0,1 до
На основе микросхем TDA7233D, используя в качестве единой основы базовый элемент, рис. 35.5, а, можно собрать достаточно мощные импульсов (), а также напряжения, рис. 35.5 .
Генератора (рис. 35.5, 6, верхняя) работает на частоте 1 кГц, которая определяется подбором элементов Rl, R2, Cl, С2. Емкость переходного конденсатора С задает тембр и громкость сигнала.
Генератора (рис. 35.5, б, нижняя), вырабатывает двухтональный сигал при условии индивидуального подбора емкости конденсатора С1 в каждом из использованных базовых элементов, например, 1000 и 1500 пФ.
Напряжения (рис. 35.5, в) работают на частоте около 13 кГц (емкость конденсатора С1 снижена до 100 пФ):
♦ верхний - вырабатывает отрищ гельное относительно общей шины напряжение;
♦ средний - вырабатывает удвоенное относительно напряжения питания положительное;
♦ нижний - вырабатывает в зависимости от коэффициента трансформации разнополярное равновеликое напряжение с гальванической (при необходимости) развязкой от источника питания.
Рис. 35.5. нештатного применения микросхем TDA7233D: а – базовый элемент; б - в качестве генераторов импульсов; в - в качестве преобразователей напряжения
При сборке преобразователей следует учитывать, что на диодах выпрямителей теряется заметная часть выходного напряжения. В этой связи в качестве VD1, VD2 рекомендуется использовать Шоттки. Ток нагрузки бестрансформаторных преобразователей может достигать 100-150 мА.
Прямоугольных импульсов (рис. 35.6) работает в диапазонах частот 60-600 Гц\ 0,06-6 кГц; 0,6-60 кГц . Для коррекции формы генерируемых сигналов может быть использована цепочка (нижняя часть рис. 35.6), подключаемая к точкам А и В устройства.
Охватив ОУ положительной обратной связью, нетрудно перевести устройство в режим генерации прямоугольных импульсов (рис. 35.7).
Импульсов с плавной перестройкой частоты (рис. 35.8) может быть выполнен на основе микросхемы DA1 . При использовании в качестве DA1 1/4 микросхемы LM339 регулировкой потенциометра R3 рабочая частота перестраивается в пределах 740- 2700 Гц (номинал емкости С1 в первоисточнике не указан). Исходная частота генерации определяется произведением C1R6.
Рис. 35.8. широкодиапазонного перестраиваемого генератора на основе компаратора
Рис. 35.7. генератора прямоугольных импульсов на частоту 200 Гц
Рис. 35.6. НЧ-генератора прямоугольных импульсов
На основе компараторов типа LM139, LM193 и им подобных могут быть собраны:
♦ прямоугольных импульсов с кварцевой стабилизацией (рис. 35.9);
♦ импульсов с электронной перестройкой .
Стабильных по частоте колебаний или так называемый «часовой» прямоугольных импульсов может быть выполнен на компараторе DAI LTC1441 (или ему подобном) по типовой схеме, представленной на рис. 35.10. Частота генерации задается кварцевым резонатором Ζ1 и составляет 32768 Гц. При использовании линейки делителей частоты на 2 на выходе делителей получают прямоугольные импульсы частотой 1 Гц. В небольших пределах рабочую частоту генератора можно понижать, подключая параллельно резонатору небольшой емкости.
Обычно в радиоэлектронных устройствах используют LC и RC- . Менее известны LR- , хотя на их основе могут быть созданы устройства с индуктивными датчиками,
Рис. 35.11. LR-генератора
Рис. 35.9. генератора импульсов на компараторе LM 7 93
Рис. 35.10. «часового» генератора импульсов
Обнаружители электропроводки, импульсов и т. д.
На рис. 35.11 приведена простого LR-геиератора прямоугольных импульсов, работающего в диапазоне частот 100 Гц - 10 кГц . В качестве индуктивности и для звукового
контроля работы генератора используется телефонный капсюль ТК-67. Перестройка частоты осуществляется потенциометром R3.
Работоспособен при изменении напряжения питания от 3 до 12,6 В. При понижении напряжения питания с 6 до 3-2,5 В верхняя частота генерации повышается с 10-11 кГц до 30-60 кГц.
Примечание.
Диапазон генерируемых частот может быть расширен до 7-1,3 МГц (для микросхемы ) при замене телефонного капсюля и резистора R5 на катушку индуктивности. В этом случае при отключении диодного ограничителя на выходе устройства можно получить сигналы, близкие к синусоиде. Стабильность частоты генерации устройства сопоставима со стабильностью RC-генераторов.
Звуковых сигналов (рис. 35.12) могут быть выполнены К538УНЗ . Для этого достаточно вход и выход микросхемы соединить конденсатором или его аналогом - пьезокерамическим капсюлем. В последнем случае капсюль выполняет также роль звукоизлучагеля.
Частоту генерации можно менять, подбирая емкость конденсатора. Параллельно или последовательно пьезокерамическому капсюлю для подбора оптимальной частоты генерации можно включить . Напряжение питания генераторов 6-9 В.
Рис. 35.72. звуковых частот на микросхеме
Для экспресс-проверки ОУ может быть использована генератора звуковых сигналов, представленная на рис. 35.13 . Тестируемую микросхему DA1 типа , у или иных, имеющих аналогичную цоколевку, вставляют в панельку, после чего включают питание. В случае, если исправна, пьезокерамический капсюль НА1 излучает звуковой сигнал.
Рис. 35.13. звукового генератора - испытателя ОУ
Рис. 35.14. генератора прямоугольных импульсов на ОУКР1438УН2
Рис. 35.15. генератора синусоидальных сигналов на ОУКР1438УН2
Сигналов прямоугольной формы на частоту 1 кГц, выполненный на микросхеме КР1438УН2, показан на рис. 35.14 . стабилизированных по амплитуде синусоидальных сигналов на частоту 1 кГц приведен на рис. 35.15 .
Генератора , вырабатывающего сигналы синусоидальной формы, представлена на рис. 35.16. Этот работает в диапазоне частот 1600-5800 Гц, хотя при частотах свыше 3 кГц форма сигнала все более отдаляется от идеала, а амплитуда выходного сигнала падает на 40 %. При десятикратном увеличении емкостей конденсаторов С1 и С2 полоса перестройки генератора с сохранением синусоидальной формы сигнала понижается до 170-640 Гц при неравномерности амплитуды до 10 %.
Рис. 35.7 7. генератора синусоидальных колебаний на частоту 400 Гц
Ниже представляются несколько схем низкочастотных генераторов с использованием НЧ кварцев, на такие частоты как 100 кГц, 36 кГц, 32.768 кГц. Можно использовать кварцы на другие частоты.Также представлена схема микромощного генератора на 135 кГц. Все схемы были собраны в результате экспериментов с ретранслятором сигналов 500 кГц - 144 МГц.
Генератор на частоту 135 кГц
Особенность синтезатора - использование керамического кварцевого резонатора на 455 кГц, цифрового делителя на 10 и аналогового умножителя на 3. Данный генератор - микромощное усройство с током потребления 1,5 мА при напряжении питания 5 Вольт. Уровень выходного напряжения может быть значительным, выход высокоомный. Задающий генератор перестраивается в широких пределах - от 448 до 457 кГц и более с небольшим ухудшением стабильности частоты, но она все же больше чем у LC генератора. Результирующая частота будет составлять от 134,4 до 137,1 кГц, что удобно для использования в качестве задающего генератора в ДВ передатчике. На транзисторе VT1 собран задающий генератор по схеме емкостной трехточки. Микросхема IC1 - включена по схеме делителя на 10. На VT2 собран умножитель на 3. Нагрузкой служит коллекторый контур на L1 настроенный на номинальнцю частоту. Контур намотан в броневом сердечнике от генератора стирания-подмагничивания старого магнитофона и содержит 50 витков многожильного литцендрата (количество витков выбирается исходя из имеющегося сердечника). Увеличив номинал С5 уменьшая R4 можно значительно увеличить напряжение на контуре L1C7C8C9 . Посмотреть дополнительно ссылку . Источник - журнал Радио №6 1990 г. (Синтезатор частоты на диапазона 144 МГц) .
Генератор на 100 кГц
Классическая схема кварцевого генератора с емкостной трехточкой. При использовании высококачественного кварцевого резонатора в стеклянной колбе работоспособен в широких изменениях питающего напряжения. от 1,5 Вольт и менее до 12 Вольт. Номинал резистора R 2от 1 кОм до 30 кОм. При номинале в 30 кОм ток потребления от элемента 1,5 В - 40 мкА. С1, С2 - изменения частоты генерации. С1 может отсутствовать. С часовыми кварцами в малогабаритных цилиндрических корпусах схема не работает
Генератор на 36 кГц (1 вариант)
В этом генераторе используется НЧ усилитель мощности LM386 . Это не типовая схема включения данной микросхемы, однако схема стабильно работает с НЧ кварцевыми резонаторами. Работоспособна при изменении питающих напряжений от 5 до 12 Вольт. С1 - подстройка частоты. При низких напряжениях схема не работоспособна.
Генератор на 36 кГц (2 вариант)
В основе схемы лежит использование НЧ усилителя с обратной связью на С2 и кварцевым резонатором между базой и коллектором 2-х транзисторах. Схема работоспособна в широких изменениях питающего напряжения. от 1,5 Вольт и менее до 12 Вольт. В схеме можно изменять номиналы любых элементов в широких пределах без нарушения работоспособности схемы. С2 - подстройка частоты генерации. Изменяется частота, токи потребления и выходная мощность. Транзисторы заменимы на КТ342.
PS:
Возможно Вам пригодятся описанные здесь схемы в радиолюбительском
творчестве!
Простой аналоговый функциональный генератор (0,1 Гц - 8 МГц). Статья перепечатана с сайта .
У радиолюбителей заслуженной популярностью пользуется микросхема MAX038, на основе которой можно собрать несложный функциональный генератор, перекрывающий полосу частот 0,1 Гц - 20 МГц. Преобрести микросхему MAX038 стало проще простого, как это сделать указано . Появившиеся клоны MAX038 имеют по сравнению с ней весьма скромные параметры. Так, у ICL8038 максимальная рабочая частота составляет 300 кГц, а у XR2206 - 1 МГц. Встречающиеся в радиолюбительской литературе схемы простых аналоговых функциональных генераторов также имеют максимальную частоту в несколько десятков, и очень редко, сотен кГц.
Для вашего внимания предложена схема аналогового функционального генератора, формируюего сигналы синусоидальной, прямоугольной, треугольной формы и работающий в диапазоне частот от 0,1 Гц до 8 МГц.
Вид спереди:
Вид сзади:
Генератор имеет следующие параметры:
амплитуда выходных сигналов:
синусоидальный……………………………1,4 В;
прямоугольный……………………………..2,0 В;
треугольный………………………………...2,0 В;
диапазоны частот:
0,1…1 Гц;
1…10 Гц;
10…100 Гц;
100…1000 Гц;
1…10 кГц;
10…100 кГц;
100…1000 кГц;
1…10 МГц;
напряжение питание………………………….220 В, 50 Гц.
За основу разработанной схемы функционального генератора, приведенной ниже, была взята схема из :
Генератор выполнен по классической схеме: интегратор + компаратор, только собран на высокочастотных компонентах.
Интегратор собран на ОУ DA1 AD8038AR, имеющем полосу пропускания 350 МГц и скорость нарастания выходного напряжения 425 В/мкс. На DD1.1, DD1.2 выполнен компаратор. Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (выв. 6 DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора. На VT1 выполнен эмиттерный повторитель, с которого снимаются импульсы треугольной формы, управляющие компаратором. Переключателем SA1 выбирают требуемый диапазон частот, потенциометр R1 служит для плавной регулировки частоты. Подстроечным резистором R15 устанавливается режим работы генератора и регулируется амплитуда треугольного напряжения. Подстроечным резистором R17 регулируется постоянная составляющая треугольного напряжения. С эмиттера VT1 напряжение треугольной формы поступает на переключатель SA2 и на формирователь синусоидального напряжения, выполненный на VT2, VD1, VD2. Подстроечным резистором R6 выставляются минимальные искажения синусоиды, а подстроечным резистором R12 регулируется симметрия синусоидального напряжения. С целью уменьшения коэффициента гармоник верхушки треугольного сигнала ограничиваются цепями VD3, R9, C14, C16 и VD4, R10, C15, C17. С буфера DD1.4 снимаются импульсы прямоугольной формы. Сигнал, выбранный переключателем SA2, подаётся на потенциометр R19 (амплитуда), а с него - на выходной усилитель DA5, выполненный на AD8038AR. На элементах R24, R25, SA3 выполнен выходной аттенюатор напряжения 1:1 / 1:10.
Для питания генератора использован классический трансформаторный источник с линейными стабилизаторами, формирующими напряжения +5В, ±6В и ±3 В.
Для индикации частоты генератора была использована часть схемы от уже готового частотомера, взятая из :
На транзисторе VT3 выполнен усилитель-формирователь прямоугольных импульсов, с выхода которого сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2 PIC16F84A. МК тактируется от кварцевого резонатора ZQ1 на 4 МГц. Кнопкой SB1 выбирается по кольцу цена младшего разряда 10, 1 или 0.1 Гц и соответствующее время измерения 0.1, 1 и 10 сек. В качестве индикатора использован WH1602D-TMI-CT с белыми символами на синем фоне. Правда угол обзора у этого индикатора оказался 6:00, что не соответствовало его установке в корпус с углом обзора 12:00. Но эта неприятность была устранена, как будет описано ниже. Резистор R31 задаёт ток подсветки, а резистором R28 регулируется оптимальная контрастность. Следует отметить, что программа для МК была написана автором для индикаторов типа DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 фирмы DataVision, у которых процедура начальной инициализации по-видимому не подходит к индикаторам WH1602 фирмы WinStar. В результате после сборки частотомера на индикатор ничего не выводилось. Других малогабаритных индикаторов в продаже на тот момент не было, поэтому пришлось вносить изменения в исходник программы частотомера. Попутно в ходе экспериментов была выявлена такая комбинация в процедуре инициализации, при которой двухстрочный дисплей с углом обзора 6:00 становился однострочным, причём достаточно комфортно читаемым при угле обзора 12:00. Выводимые в нижней строке надписи-подсказки о режиме работы частотомера стали не видны, но они особо и не нужны, т.к. дополнительные функции этого частотомера не использованы.
Конструктивно функциональный генератор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 110х133 мм, разработанной под стандартный пластиковый корпус Z4. Индикатор установлен на палате вертикально на двух уголках. С основной платой он соединён при помощи шлейфа с разъёмом под IDC-16. Для соединения высокочастотных цепей в схеме использован тонкий экранированный кабель. Вот фото генератора со снятой верхней крышкой корпуса:
После первого включения генератора необходимо проконтролировать питающие напряжения, а также установить подстроечным резистором R29 напряжение -3В на выходе DA7 LM337L. Резистором R28 устанавливается оптимальная контрастность индикатора. Для настройки генератора необходимо подключить осциллограф к его выходу, переключатель SA3 установить в положение 1:1, SA2 - в положение, соответствующее напряжению треугольной формы, SA1 - в положение 100…1000 Гц. Резистором R15 добиваются устойчивой генерации сигнала. Переместив движок резистора R1 в нижнее по схеме положение, подстроечным резистором R17 добиваются симметричности треугольного сигнала относительно нуля. Далее переключатель SA2 необходимо перевести в положение, соответствующее синусоидальной форме выходного сигнала, и подстроечными резисторами R12 и R6 добиться соответственно симметричности и минимальных искажений синусоиды.
Вот что получилось в итоге:
Меандр 1 Мгц: Меандр 4 Мгц: Треугольник 1 Мгц:
Треугольник 1 Мгц: Синус 8 Мгц:
Следует отметить, что на частотах свыше 4 Мгц на треугольном и прямоугольном сигналах начинают наблюдаться искажения, связанные с недостаточной полосой пропускания выходного усилителя. При желании этот недостаток можно легко устранить, если перенести усилитель выходного каскада DA5 в цепь от истока VT2 к SA2, т.е. использовать его как усилитель синусоидального сигнала, а вместо выходного усилителя применить повторитель на ещё одном ОУ AD8038AR, пересчитав соответственно сопротивления делителей треугольного (R18, R36) и прямоугольного (R21, R35) сигналов на меньший коэффициент деления.
Файлы:
Литература:
1) Широкодиапазонный функциональный генератор. А.Ишутинов. Радио №1/1987г.
2) Экономичный многофункциональный частотомер. А.Шарыпов. Радио №10-2002.
Генератор различных стабильных частот является необходимым лабораторным оборудованием. В интернете есть немало схем, но они либо морально устарели, либо не обеспечивают достаточно широкого перекрытия частот. Устройство, описываемое здесь, основано на высоком качестве работы специализированной микросхемы XR2206 . Диапазон перекрываемых генератором частот впечатляет: 1 Гц - 1 МГц! XR2206 способна генерировать качественные синусоидальные, прямоугольные и треугольные формы сигналов высокой точности и стабильности. У выходных сигналов может быть как амплитудная и частотная модуляция.
Параметры генератора
Синусоидальный сигнал:
Амплитуда: 0 - 3В при питании 9В
- Искажения: менее 1% (1 кГц)
- Неравномерность: +0,05 дБ 1 Гц - 100 кГц
Прямоугольный сигнал:
Амплитуда: 8В при питании 9В
- Время нарастания: менее 50 нс (при 1 кГц)
- Время спада: менее 30 нс (на 1 кГц)
- Рассимметрия: менее 5% (1 кГц)
Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 - 3 В при питании 9 В
- Нелинейность: менее 1% (до 100 кГц)
Схемы и ПП
Рисунки печатных плат
Грубая регулировка частоты осуществляется с помощью 4-х позиционного переключателя для частотных диапазонов; (1) 1 Гц-100 Гц, (2) 100 Гц-20 кГц, (3) 20 кГц-1 МГц (4) 150 кГц-1 МГц. Несмотря на то, что в схеме указан верхний предел 3 мегагерца, гарантированная предельная частота составляет именно 1 Мгц, далее генерируемый сигнал может быть менее стабильным.