Korištenjem frekventno selektivnog dvostrukog T-mostnog kola i linearnog regulatora napona LT3080, možete napraviti oscilator sa dvostrukim T-mostom sa niskim harmonicima i kontrolnom izlaznom snagom.

Opremi za testiranje sistema naizmenične struje često je potreban izvor signala sa niskim harmonijama da bi se izvršilo testiranje instrumenta. Uobičajena je praksa da se kao referenca koristi generator signala niske distorzije, koji se dovodi u pojačalo snage i kontrolira DUT. Ova ideja nudi manje glomaznu alternativu.

Na sl. Slika 1 prikazuje oscilator koji proizvodi sinusni signal sa malim izobličenjem i mogućnošću kontrole snage izlaznog signala. Snažan generator sastoji se od dva glavna dijela: dvostrukog T-mosta sklopa i snažnog regulatora s malim ispadanjem. Dvostruko T-mosto kolo radi kao dva paralelno povezana T-tipa filtera: niskopropusni i visokopropusni filter.

Dvostruko T-mosto kolo ima visoku frekvencijsku selektivnost kao notch filter (notch filter). Regulator sa malim prekidom pojačava signal i kontrolira opterećenje. Regulator koji se koristi u ovom krugu sadrži interni referentni izvor struje sa pratiocem napona. Dobitak od Control (Set) do Output (Out) je jedan, a izvor struje je stabilan izvor struje od 10µA. RSET otpornik spojen na Set pin programira izlazni nivo jednosmjernog napona. Povezivanje kola sa dvostrukim T-mostom između izlaznih i kontrolnih (set) pinova, uzrokujući da filter priguši i visoko i niske frekvencije, dovodi do činjenice da signal s frekvencijom koja odgovara rezonantna frekvencija filter, slobodno prolazi kroz njega. Otpornici i kondenzatori postavljaju središnju frekvenciju filtera, f0: f0=1/(2πRC).

Analiza malog signala dvostrukog T-mosnog kola pokazuje da se maksimalno pojačanje javlja na središnjoj frekvenciji. Maksimalno pojačanje generatora na dvostrukom T-mostu raste od vrijednosti 1 do vrijednosti 1,1 sa povećanjem K-faktora sa dva na pet (slika 2). Maksimalni dobitak se smanjuje kada K-faktor postane veći od 5. Stoga je uobičajeno odabrati K-faktor između tri i pet kako bi se postigao dobitak veći od jedan. Dobitak petlje mora biti jednak jedan da bi se održala stabilna generacija. Stoga je potreban potenciometar za podešavanje pojačanja petlje i kontrolu amplitude izlaznog signala.

Dvostruki T-most generator može pokretati induktivni, kapacitivni i otporno opterećenje. Strujna granica regulatora malog ispadanja, koja iznosi 1,1 A za Linear Technology LT3080, jedino je ograničenje mogućnosti kontrole opterećenja generatora. Karakteristike opterećenja, zauzvrat, ograničavaju raspon frekvencija. Na primjer, opterećenje od 10 oma sa izlaznim kondenzatorom od 4,7 uF rezultira harmonijskom distorzijom Kr (THD) od 7% iznad 8 kHz, dok je Kr samo 0,1% na 400 Hz, za kolo na Sl. 3. Dvostruki T-most oscilator ima iste performanse linearne kontrole opterećenja kao i sam LT3080. Osim toga, radi u širokom temperaturnom rasponu.

Koristeći automatsku kontrolu pojačanja, možete zamijeniti potenciometar žaruljom sa žarnom niti (slika 3) ili naponski kontroliranim MOSFET kanalom (slika 4). Otpor žarulje sa žarnom niti raste kako se povećava amplituda izlaznog signala oscilatora, što rezultira efektom samozagrijavanja, čime se prati pojačanje koje kontrolira generiranje izlaznog signala. Na sl. 4, otkrivanjem vršne vrijednosti izlaznog napona pomoću zener diode, otpor kanala MOSFET-a se smanjuje kako se amplituda izlaza oscilatora povećava. Pojačanje petlje se također smanjuje na generiranje kontrolnog signala.

Na sl. Slika 5 prikazuje ispitivanje talasnog oblika oscilatora dvostrukog T-mosta korištenjem žarulje sa žarnom niti. Izlaz je konfigurisan za 4V od vrha do vrha signala od vršnog do vrha sa 5VDC biasom (slika 6). Generator na dvostrukom T-mostu ima frekvenciju generiranja od 400 Hz i koeficijent harmonika Kg od 0,1%. Najznačajniji doprinos daje drugi harmonik, koji ima amplitudu manju od 4 mV od vrha do vrha. Na sl. Slika 6 prikazuje test talasnog oblika oscilatora dvostrukog T-mosta pomoću MOSFET-a. Kg je bio 1% pri amplitudi drugog harmonika od 40 mV od vrha do vrha.

Tranzijenti uključivanja su različiti važan aspekt generator. U oba kruga ne postoje ultra-niskofrekventne oscilacije karakteristične za druge tipove generatora. Talasni oblici na sl. 7 i sl. 8 govori o malom prekoračenju kada je uključen. Oscilator koji koristi MOSFET regulaciju je brži od oscilatora koji koristi regulaciju žarulje sa žarnom niti, jer žarulja sa žarnom niti ima veću inerciju s promjenama temperature.

Ovo kolo se može koristiti kao DC kontrolirani izvor AC napon u aplikacijama koje zahtijevaju malo izobličenja i mogućnost kontrole izlazne snage.

Sinusoidalni oscilator lako se montira na operaciono pojačalo. Slika pokazuje dijagram strujnog kola takav generator koji generiše signal frekvencije od 400 Hz.

Pravokutni rafali sa datim brojem impulsa u paketu, pogodan je za korištenje prilikom otklanjanja grešaka u digitalnim uređajima.

U radioamaterskoj praksi često su potrebne djelitelji frekvencije sa velikim faktorom podjele(1000...10000 i više). Obično se za to koristi ili 4-5 brojača-razdjelnika po 10, ili čip K561IE15.

Generator, čija je shema prikazana na slici 1, može se koristiti na različite načine pretvarači jednofazni napon na trofazni. Jednostavnije je od onih opisanih u.

Nesumnjiva prednost predložene sheme je njena jednostavnost. Uprkos njihovoj neobičnosti izgled, shema je prilično pouzdana, autor je koristi oko 2 godine.

Podesivi generator pravougaonog talasa

Ovaj uređaj će naći primjenu u raznim uređajima za automatizaciju za periodične prekide struje u strujnim krugovima ili za generisanje impulsa sa veoma varijabilnim periodom i trajanjem ponavljanja. Pulsni radni ciklus može doseći nekoliko hiljada, period njihovog ponavljanja i trajanje - desetine sekundi.

Kreirajte nekomplikovanu generator sinusnog talasa rad na dovoljno visokim frekvencijama nije lak zadatak. Poznati oscilatori s Wien mostom omogućavaju generiranje oscilacija s frekvencijom ne većom od 1 MHz, pa čak i tada kada se koriste brzi operativni pojačala serije K544, K574 i sa izlaznom razinom ne većom od 50 .. 100 mV.

Slika pokazuje jednostavan kristalni oscilator, koji se može prikupiti na bilo kojem logički element"I - NE", koji je dio bilo kojeg mikrokola serije K155.

Ovaj jednostavan uređaj je naponski kontrolirani generator (VCO). Može se koristiti za zvučnu indikaciju veličine istosmjernog napona sa tonom različite frekvencije. Osnova VCO (vidi dijagram) je DA1 integrator i Schmitt okidač na elementima DD1.1, DD1.2.

Generator (vidi sliku) daje pilasti napon sa dobrom linearnošću.
Tranzistor T1 generator sa otpornikom R1 u krugu emitera je izvor struje sa izlaznim otporom jednakim nekoliko megoma. Struja iz ovog izvora puni kondenzator C2.

generator funkcija može se sklopiti na posebnom čipu IC 8038. ICL8038 je integrirano kolo sposobno za proizvodnju sinusnih, kvadratnih, trokutastih, pilastih impulsa. Za potpuno funkcionalan rad generatorskog čipa potreban je minimalan broj vanjskih komponenti.

Generatori signala su uređaji koji su prvenstveno dizajnirani za testiranje predajnika. Osim toga, stručnjaci ih koriste za mjerenje karakteristika analognih pretvarača. Model predajnika se testira simulacijom signala. To je neophodno da se provjeri usklađenost uređaja sa modernim standardima. Signal se može direktno poslati na uređaj čista forma ili sa izobličenjem. Brzine kanala mogu značajno varirati.

Kako izgleda generator?

Ako uzmemo u obzir uobičajeni model generatora signala, na prednjoj ploči možete vidjeti ekran. To je neophodno kako bi se pratile fluktuacije i vršila kontrola. Na vrhu ekrana je uređivač koji nudi izbor razne funkcije. Dalje ispod je sekvencer, koji pokazuje frekvenciju oscilacije. Ispod njega je linija moda. Nivo amplitude ili pomaka signala može se podesiti pomoću dva dugmeta. Postoji poseban mini panel za rad sa fajlovima. Uz njegovu pomoć, rezultati testa se mogu sačuvati ili odmah otvoriti.

Kako bi korisnik mogao mijenjati brzinu uzorkovanja, generator ima poseban regulator. Po numeričkim vrijednostima, možete prilično brzo sinhronizirati. Signalni izlazi se obično nalaze na dnu uređaja ispod ekrana. Tu je i dugme za pokretanje generatora.

Domaći uređaji

Izrada generatora signala vlastitim rukama prilično je problematična zbog složenosti uređaja. Glavni element opreme se smatra selektorom. Izračunava se u modelu za određeni broj kanala. Obično postoje dva mikro kruga u uređaju. Za podešavanje frekvencije, generatoru je potreban sintisajzer. Ako uzmemo u obzir višekanalne uređaje, tada su mikrokontroleri za njih prikladni za seriju KH148. Pretvarači se koriste samo analognog tipa.

Sine Wave Devices

Generator sinusnih talasa u čipu koristi prilično jednostavne. U ovom slučaju, pojačala se mogu koristiti samo operativnog tipa. Ovo je neophodno za normalan prenos signala sa otpornika na ploču. Potenciometri su uključeni u sistem nominalne vrijednosti od najmanje 200 oma. Radni ciklus impulsa zavisi od brzine procesa generisanja.

Za fleksibilnu konfiguraciju uređaja, blokovi su instalirani višekanalno. generator sinusnog talasa se menja pomoću rotacione kontrole. Za testiranje prijemnika, pogodan je samo za modulirajući tip. Ovo sugerira da generator treba imati najmanje pet kanala.

Niskofrekventni generatorski krug

Generator signala niske frekvencije (kolo prikazano ispod) uključuje analogne otpornike. Potenciometre treba postaviti samo na 150 oma. Za promjenu veličine impulsa koriste se modulatori serije KK202. Generacija u ovaj slučaj prolazi kroz kondenzatore. Mora postojati kratkospojnik između otpornika u krugu. Prisutnost dva izlaza omogućava vam da instalirate (niskofrekventni) prekidač u generator signala.

Kako funkcioniše Beep model

Povezujući generator frekvencije, napon se u početku primjenjuje na selektor. Zatim, naizmjenična struja prolazi kroz gomilu tranzistora. Nakon pretvaranja u rad, kondenzatori se uključuju. Vibracije se reflektuju na ekranu pomoću mikrokontrolera. Za podešavanje granične frekvencije potrebne su posebne igle na mikrokrugu.

Maksimalna izlazna snaga u ovom slučaju generator zvučni signal može doseći 3 GHz, ali greška bi trebala biti minimalna. Da biste to učinili, u blizini otpornika je instaliran limiter. Fazni šum sistem percipira na štetu konektora. Indeks fazne modulacije ovisi isključivo o brzini konverzije struje.

Šematski dijagram mješovitog signalnog uređaja

Standardna shema generator ovog tipa odlikuje se višekanalnim selektorom. Istovremeno, na panelu postoji više od pet izlaza. U ovom slučaju, maksimalna granica frekvencije može se postaviti na 70 Hz. Kondenzatori u mnogim modelima dostupni su s kapacitetom ne većim od 20 pF. Otpornici su najčešće uključeni nominalne vrijednosti od 4 oma. Vrijeme podešavanja za prvi način rada je u prosjeku 2,5 s.

Zbog prisustva ograničavača širine pojasa, povratna snaga jedinice može doseći 2 MHz. Frekvencija spektra u ovom slučaju može se podesiti pomoću modulatora. Postoje odvojeni izlazi za izlaznu impedanciju. nivo u kolu je manji od 2 dB. Converters to standardni sistemi Dostupne su serije PP201.

Instrument proizvoljnog valnog oblika

Ovi uređaji su dizajnirani za male greške. Imaju fleksibilan način sekvenciranja. Standardno kolo selektora pretpostavlja šest kanala. Minimalna postavka frekvencije je 70 Hz. Generator pozitivnih impulsa ovog tipa se percipiraju. Kondenzatori u kolu imaju kapacitet od najmanje 20 pF. Izlazna impedancija uređaja održava se do 5 oma.

U pogledu parametara sinhronizacije, ovi generatori signala su prilično različiti. Po pravilu je povezan sa vrstom konektora. Kao rezultat, vrijeme porasta se kreće od 15 do 40 ns. Ukupno u modelima postoje dva moda (linearni, kao i logaritamski). Uz njihovu pomoć, amplituda se može promijeniti. Greška frekvencije u ovom slučaju je manja od 3%.

Modifikacije složenih signala

Za modificiranje složenih signala, stručnjaci koriste samo višekanalne selektore u generatorima. Opremljeni su pojačalima bez greške. Regulatori se koriste za promjenu načina rada. Zahvaljujući pretvaraču, struja postaje konstantna od 60 Hz. Vrijeme porasta u prosjeku ne bi trebalo biti više od 40 ns. U tu svrhu, minimalni kapacitet kondenzatora je 15 pF. Otpor sistema za signal mora se uočiti u području od 50 oma. Distorzija na 40 kHz je tipično 1%. Stoga se generatori mogu koristiti za testiranje prijemnika.

Generatori sa ugrađenim uređivačima

Generatori signala ovog tipa se vrlo lako postavljaju. Regulatori u njima su dizajnirani za četiri pozicije. Tako se nivo granične frekvencije može podesiti. Ako govorimo o vremenu podešavanja, onda je to 3 ms u mnogim modelima. To se postiže pomoću mikrokontrolera. Spojeni su na ploču kratkospojnicima. U generatorima ovog tipa nisu ugrađeni limitatori prijenosa. Prema dijagramu uređaja, pretvarači se nalaze iza birača. Sintisajzeri se rijetko koriste u modelima. Maksimalna izlazna snaga uređaja je na nivou od 2 MHz. Greška u ovom slučaju je dozvoljena samo 2%.

Uređaji sa digitalnim izlazima

Generatori signala sa digitalnim izlazima opremljeni su konektorima za seriju KP300. Otpornici su, zauzvrat, uključeni s nominalnom vrijednošću od najmanje 4 oma. Tako se unutrašnji otpor otpornika održava velikim. Prijemnici snage ne veće od 15 V mogu testirati ove uređaje. Veza na pretvarač se vrši samo preko džampera.

Selektori u generatorima se mogu naći tro- i četvorokanalni. Obično se koristi mikro krug u standardnom krugu tipa KA345. Prekidači za mjerne instrumente koriste samo rotacione. Impulsna modulacija u generatorima se događa prilično brzo, a to se postiže zahvaljujući visokom koeficijentu prijenosa. Takođe treba uzeti u obzir nizak nivo širokopojasne buke od 10 dB.

Modeli sa visokim taktom

Generator signala sa visokom frekvencijom takta karakteriše velika snaga. Unutrašnji otpor može izdržati u prosjeku 50 oma. Širina pojasa takvih modela je obično 2 GHz. Osim toga, treba imati na umu da se koriste kondenzatori s kapacitetom od najmanje 7 pF. Tako se maksimalna struja održava na oko 3 A. Distorzija u sistemu može biti maksimalno 1%.

Pojačala se u pravilu mogu naći samo u generatorima operativnog tipa. Limiteri u krugu se postavljaju na početku, kao i na kraju. Prisutan je konektor za odabir vrste signala. Mikrokontroleri se najčešće nalaze u seriji RRK211. Selektor je dizajniran za najmanje šest kanala. Rotacioni regulatori u takvim uređajima su dostupni. Maksimalna granična frekvencija može se postaviti na 90 Hz.

Rad generatora logičkih signala

Ovi otpornici generatora signala imaju nominalnu vrijednost ne veću od 4 oma. Istovremeno, unutrašnji otpor je prilično visok. Za smanjenje brzine prijenosa signala se postavlja tip. U pravilu se na panelu nalaze tri zaključka. Povezivanje s limitatorima prijenosa odvija se samo preko kratkospojnika.

Prekidači u uređajima su rotirajući. Mogu se odabrati dva načina rada. Za faznu modulaciju mogu se koristiti generatori signala navedenog tipa. Njihov parametar širokopojasne buke ne prelazi 5 dB. Indikator devijacije frekvencije je u pravilu na oko 16 MHz. Nedostaci uključuju dugo vrijeme uspona i pada. Povezuje se sa niskim propusnost mikrokontroler.

Generatorsko kolo sa MX101 modulatorom

Standardni oscilatorski krug s takvim modulatorom predviđa selektor za pet kanala. Ovo omogućava rad u linearnom režimu. Maksimalna amplituda pri malom opterećenju održava se na 10 vrhova. DC pristrasnost se javlja prilično rijetko. Parametar izlazne struje je oko 4 A. Maksimalna greška frekvencije može doseći i do 3%. Prosečno vreme porasta za oscilatore sa takvim modulatorima je 50 ns.

Sistem prihvata talasni oblik meandra. Možete testirati prijemnike pomoću ovog modela sa snagom ne većom od 5 V. Logaritamski način rada omogućava vam da prilično uspješno radite s različitim mjernim instrumentima. Brzina podešavanja na panelu može se glatko mijenjati. Zbog visoke izlazne impedanse, opterećenje s pretvarača se uklanja.

Generator različitih stabilnih frekvencija je neophodna laboratorijska oprema. Ima ih mnogo na internetu kola, ali su oni ili zastarjeli ili ne pružaju dovoljno široku pokrivenost frekvencijama. Uređaj koji je ovdje opisan je zasnovan na visoka kvaliteta rad specijalizovanog mikrokola XR2206. Opseg frekvencija koje pokriva generator je impresivan: 1 Hz - 1 MHz!XR2206sposoban da generiše visokokvalitetne sinusne, kvadratne i trokutaste talasne oblike visoke tačnosti i stabilnosti. Izlazni signali mogu imati i amplitudnu i frekvencijsku modulaciju.

Parametri generatora

Sinusoidni signal:

Amplituda: 0 - 3V pri napajanju od 9V
- Distorzija: manje od 1% (1 kHz)
- Ravnost: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

kvadratni signal:

Amplituda: 8V pri 9V napajanju
- Vrijeme porasta: manje od 50 ns (na 1 kHz)
- Vrijeme pada: manje od 30 ns (na 1 kHz)
- Neravnoteža: manje od 5% (1 kHz)

Trokutasti signal:

Amplituda: 0 - 3 V pri napajanju od 9 V
- Nelinearnost: manje od 1% (do 100 kHz)

Šeme i softver

PCB crteži

Grubo podešavanje frekvencije se vrši pomoću 4-položajnog prekidača za frekventne opsege; (1) 1Hz-100Hz, (2) 100Hz-20kHz, (3) 20kHz-1MHz (4) 150kHz-1MHz. Unatoč činjenici da je gornja granica od 3 MHz naznačena u krugu, zajamčena granična frekvencija je točno 1 MHz, tada generirani signal može biti manje stabilan.

U radioamaterskoj praksi često postaje potrebno koristiti sinusni generator. Njegove primjene mogu se naći na razne načine. Razmislite kako stvoriti sinusoidalni generator signala na Wien mostu sa stabilnom amplitudom i frekvencijom.

Članak opisuje razvoj kruga generatora sinusoidnog signala. Također možete programski generirati željenu frekvenciju:

Najpogodnija, sa stanovišta montaže i podešavanja, varijanta generatora sinusoidnog signala je generator izgrađen na Bečkom mostu, na modernom operativnom pojačalu (OA).

Wine Bridge

Sam Wien most je propusni filter koji se sastoji od dva . Naglašava središnju frekvenciju i potiskuje ostale frekvencije.

Most je projektovao Max Wien 1891. godine. Na dijagramu strujnog kola, sam Bečki most se obično prikazuje na sljedeći način:

Slika posuđena sa Wikipedije

Wien most ima odnos izlaznog i ulaznog napona b=1/3 . Ovo je važna tačka, jer ovaj koeficijent određuje uslove za stabilnu proizvodnju. Ali više o tome kasnije

Kako izračunati frekvenciju

Na Bečkom mostu se često grade autooscilatori i mjerači induktivnosti. Kako im ne bi zakomplikovali život, najčešće koriste R1=R2=R i C1=C2=C . Zahvaljujući tome, formula se može pojednostaviti. Osnovna frekvencija mosta se izračunava iz omjera:

f=1/2πRC

Gotovo svaki filtar može se smatrati frekventno zavisnim djeliteljem napona. Stoga je pri odabiru vrijednosti otpornika i kondenzatora poželjno da na rezonantnoj frekvenciji kompleksni otpor kondenzatora (Z) bude jednak ili barem jednog reda veličine sa otporom otpornika .

Zc=1/ωC=1/2πνC

gdje ω (omega) - ciklična frekvencija, ν (nu) - linearna frekvencija, ω=2πν

Bečki most i operacijsko pojačalo

Sam Bečki most nije generator signala. Da bi došlo do stvaranja, treba ga staviti u pozitivno kolo. povratne informacije operacioni pojačivač. Takav oscilator može biti izgrađen i na tranzistoru. Ali upotreba op-pojačala će jasno pojednostaviti život i dati bolje performanse.

Dobitak u ocjeni C

Bečki most ima propusnost b=1/3 . Stoga je uslov generiranja da op-pojačalo mora osigurati pojačanje jednako tri. U ovom slučaju, proizvod koeficijenata prijenosa Wien mosta i pojačanja op-pojačala će dati 1. I navedena frekvencija će se generirati stabilno.

Da je svijet idealan, onda bismo postavljanjem potrebnog pojačanja s otpornicima u krugu negativne povratne sprege dobili gotov generator.

Ovo je neinvertujuće pojačalo i njegovo pojačanje je dato sa:K=1+R2/R1

Ali, nažalost, svijet nije savršen. ... U praksi se ispostavlja da je za pokretanje proizvodnje potrebno da se u samom početnom trenutku koeficijent. dobitak je bio nešto veći od 3, a zatim je za stabilnu generaciju održan jednak 3.

Ako je pojačanje manje od 3, tada će se generator zaustaviti, ako više, tada će se signal, kada je dosegnuo napon napajanja, početi izobličavati i doći će do zasićenja.

Kada je zasićen, izlaz će se održavati na naponu bliskom jednom od napona napajanja. Doći će i nasumično haotično prebacivanje između napona napajanja.

Stoga, kada grade generator na Wien mostu, pribjegavaju korištenju nelinearnog elementa u krugu negativne povratne sprege koji regulira pojačanje. U ovom slučaju, generator će se balansirati i održavati proizvodnju na istom nivou.

Stabilizacija amplitude na lampi sa žarnom niti

U najklasičnijoj verziji Wien bridge generatora na op-ampu koristi se minijaturna niskonaponska žarulja sa žarnom niti, koja je ugrađena umjesto otpornika.

Kada se takav generator uključi, u prvom trenutku zavojnica lampe je hladna i njen otpor je nizak. Ovo doprinosi pokretanju generatora (K>3). Zatim, kako se zagrije, otpor zavojnice raste, a pojačanje se smanjuje sve dok ne postigne ravnotežu (K=3).

Pozitivna povratna sprega u koju je postavljen Bečki most ostaje nepromijenjena. Opća shema strujnog kruga generatora je sljedeća:

Elementi pozitivne povratne sprege operativnog pojačala određuju frekvenciju generiranja. A elementi negativne povratne sprege su pojačanje.

Ideja korištenja sijalice kao kontrolnog elementa vrlo je zanimljiva i koristi se i danas. Ali sijalica, nažalost, ima niz nedostataka:

• potreban je izbor sijalice i otpornika za ograničavanje struje R*.
• uz redovnu upotrebu generatora, vijek trajanja sijalice je obično ograničen na nekoliko mjeseci
• kontrolna svojstva sijalice zavise od temperature u prostoriji.

Još jedna zanimljiva opcija je korištenje termistora s direktnim grijanjem. Zapravo, ideja je ista, samo se koristi termistor umjesto spirale sijalice. Problem je u tome što ga prvo treba pronaći pa opet pokupiti i otpornike za ograničavanje struje.

Stabilizacija amplitude na LED diodama

Efikasna metoda za stabilizaciju amplitude izlaznog napona generatora sinusoidnog signala je upotreba LED dioda u krugu negativne povratne sprege op-amp ( VD1 i VD2 ).

Glavni dobitak je postavljen otpornicima R3 i R4 . Ostali elementi ( R5 , R6 i LED diode) regulišu pojačanje u malom opsegu, održavajući generaciju stabilnom. otpornik R5 možete podesiti izlazni napon u rasponu od približno 5-10 volti.

U dodatnom OS krugu poželjno je koristiti otpornike niskog otpora ( R5 i R6 ). Ovo će omogućiti da značajna struja (do 5mA) prođe kroz LED diode i one će biti u optimalnom režimu. Čak će i malo zablistati :-)

U dijagramu prikazanom iznad, elementi Wien mosta su dizajnirani da generiraju na frekvenciji od 400 Hz, međutim, mogu se lako preračunati za bilo koju drugu frekvenciju koristeći formule predstavljene na početku članka.

Kvaliteta generiranja i primijenjenih elemenata

Važno je da operacioni pojačivač mogao da obezbedi struju neophodnu za proizvodnju i imao dovoljan frekventni opseg. Upotreba folk TL062 i TL072 kao operativnih pojačala dala je veoma tužne rezultate na frekvenciji generisanja od 100 kHz. Talasni oblik jedva da je bio sinusoidan, radije je bio trokutasti signal. Korištenje TDA 2320 dalo je još lošiji rezultat.

Ali NE5532 se pokazao sa odlične strane, dajući signal vrlo sličan sinusoidalnom na izlazu. LM833 je također odradio odličan posao. Dakle, NE5532 i LM833 se preporučuju za upotrebu kao pristupačna i uobičajena visokokvalitetna op-pojačala. Iako sa smanjenjem frekvencije, ostatak op-pojačala će se osjećati mnogo bolje.

Preciznost frekvencije generisanja direktno zavisi od tačnosti elemenata kola zavisnog od frekvencije. I u ovom slučaju, važno je ne samo da odgovara nominalnoj vrijednosti elementa natpisa na njemu. Precizniji dijelovi imaju bolju stabilnost vrijednosti s promjenama temperature.

U autorskoj verziji korišćeni su otpornik tipa C2-13 ± 0,5% i kondenzatori liskuna sa tačnošću od ± 2%. Upotreba otpornika ove vrste posljedica je male ovisnosti njihovog otpora o temperaturi. Kondenzatori od liskuna također malo ovise o temperaturi i imaju nizak TKE.

Nedostaci LED dioda

Na LED diodama vrijedi se zadržati zasebno. Njihova upotreba u krugu sinusnog generatora uzrokovana je veličinom pada napona, koji obično leži u rasponu od 1,2-1,5 volti. To vam omogućava da dobijete dovoljno visoku vrijednost izlaznog napona.

Nakon implementacije kruga, na matičnoj ploči, pokazalo se da zbog širenja parametara LED dioda, prednje strane sinusoida na izlazu generatora nisu simetrične. Malo je uočljivo čak i na gornjoj fotografiji. Osim toga, bilo je malih izobličenja u obliku generiranog sinusa, uzrokovanih nedovoljnom brzinom LED dioda za frekvenciju generiranja od 100 kHz.

Diode 4148 umjesto LED dioda

LED diode su zamijenjene omiljenim diodama 4148. Ovo su pristupačne brze signalne diode sa brzinom prebacivanja manjom od 4 ns. U isto vrijeme, krug je ostao potpuno funkcionalan, nije bilo traga gore opisanim problemima, a sinusoida je dobila idealan oblik.

U sljedećem dijagramu, elementi mosta kvara su projektovani za frekvenciju oscilovanja od 100 kHz. Također, varijabilni otpornik R5 zamijenjen je konstantnim, ali o tome kasnije.

Za razliku od LED dioda, pad napona p-n spoj konvencionalne diode je 0,6 ÷ 0,7 V, pa je izlazni napon generatora bio oko 2,5 V. Za povećanje izlaznog napona moguće je uključiti nekoliko dioda u nizu, umjesto jedne, na primjer ovako:

Međutim, povećanje broja nelinearni elementičine generator više ovisnim o vanjskoj temperaturi. Iz tog razloga je odlučeno da se napusti ovaj pristup i koristi se jedna po jedna dioda.

Zamjena varijabilnog otpornika konstantnim

Sada o otporniku za podešavanje. U početku je kao otpornik R5 korišten trimer s više okreta od 470 oma. Omogućava vam precizno podešavanje izlaznog napona.

Prilikom izrade bilo kojeg generatora, vrlo je poželjno imati osciloskop. Varijabilni otpornik R5 direktno utječe na generiranje - i na amplitudu i na stabilnost.

Za predstavljeno kolo, generacija je stabilna samo u malom rasponu otpora ovog otpornika. Ako je omjer otpora veći od potrebnog, počinje kliping, tj. sinusni val će biti ošišan na vrhu i na dnu. Ako je manji, oblik sinusoida počinje biti iskrivljen, a s daljnjim smanjenjem, generacija zastaje.

To također ovisi o korištenom naponu napajanja. Opisano kolo je prvobitno sastavljeno na LM833 op pojačivaču sa ±9V napajanjem. Zatim, bez promjene kola, op-pojačala su zamijenjena AD8616, a napon napajanja je bio ± 2,5V (maksimalni za ova op-pojačala). Kao rezultat takve zamjene, sinusoida na izlazu je odsječena. Odabir otpornika dao je vrijednosti ​​210 i 165 oma, umjesto 150 i 330, respektivno.

Kako odabrati otpornike "na oko"

U principu, možete ostaviti tuning otpornik. Sve ovisi o traženoj točnosti i generiranoj frekvenciji sinusoidnog signala.

Za samoizbor, prije svega, trebate instalirati otpornik za podešavanje nominalne vrijednosti od 200-500 Ohma. Primjenom izlaznog signala generatora na osciloskop i rotiranjem otpornika za podešavanje, doći do trenutka kada počinje ograničenje.

Zatim smanjivanjem amplitude pronađite poziciju u kojoj će oblik sinusoide biti najbolji.Sada možete odlemiti trimer, izmjeriti rezultujuće vrijednosti otpora​​​i zalemiti najbliže vrijednosti.

Ako vam je potreban generator sinusnog talasa audio frekvencije, možete bez osciloskopa. Da biste to učinili, opet je bolje doći do trenutka kada se signal po sluhu počne izobličavati zbog klipinga, a zatim smanjiti amplitudu. Trebali biste smanjiti sve dok distorzija ne nestane, a zatim još malo. Ovo je neophodno jer sluhom nije uvijek moguće uhvatiti distorziju čak ni u 10%.

Dodatni dobitak

Sinusni generator je sastavljen na dvostrukom op-pojačalu, a polovina mikrokola je ostavljena da visi u zraku. Stoga je logično koristiti ga pod podesivim pojačivačem napona. Ovo je omogućilo prijenos promjenjivog otpornika iz dodatnog OS generatorskog kruga na stepen pojačala napona radi podešavanja izlaznog napona.

Primjena dodatnih stepen pojačanja osigurava bolje usklađivanje izlazne snage generatora sa opterećenjem. Izgrađen je prema klasičnoj shemi neinvertujućeg pojačala.

Navedene ocjene vam omogućavaju promjenu dobitka sa 2 na 5. Ako je potrebno, ocjene se mogu ponovo izračunati za traženi zadatak. Stepen dobitka se daje:

K=1+R2/R1

Otpornik R1 je zbir serijski povezanih varijabilnih i fiksnih otpornika. Potreban je fiksni otpornik tako da na minimalnoj poziciji dugmeta varijabilnog otpornika pojačanje ne ide u beskonačnost.

Kako ojačati izlaz

Generator je trebao raditi na opterećenju malog otpora od nekoliko oma. Naravno, niti jedno op-pojačalo male snage neće moći isporučiti potrebnu struju.

Za napajanje, repetitor na TDA2030 postavljen je na izlaz generatora. Sve dobrote ove primjene ovog mikrokola opisane su u članku.

A ovako zapravo izgleda krug cijelog sinusoidalnog generatora s naponskim pojačalom i sljedbenikom na izlazu:

Sinusni generator na Wien mostu se također može sastaviti na samom TDA2030 kao op-amp. Sve ovisi o traženoj točnosti i odabranoj frekvenciji generiranja.

Ako nema posebnih zahtjeva za kvalitetu proizvodnje i potrebna frekvencija ne prelazi 80-100 kHz, ali bi trebalo da radi na opterećenju niskog otpora, onda je ova opcija idealna za vas.

Zaključak

Generator Wien mosta nije jedini način da se generiše sinusni val. Ako vam je potrebna precizna stabilizacija frekvencije, onda je bolje pogledati oscilatore s kvarcnim rezonatorom.

Međutim, opisana shema je prikladna za veliku većinu slučajeva kada je potrebno dobiti stabilan sinusoidni signal i po frekvenciji i po amplitudi.

Generacija je dobra, ali kako precizno izmjeriti veličinu visokofrekventnog naizmjeničnog napona? Za to je savršena shema pod nazivom.

Materijal pripremljen isključivo za sajt