Pomocí duálního frekvenčního selektivního obvodu T-můstku a lineárního regulátoru napětí LT3080 lze sestavit generátor duálního T-můstku s nízkým harmonickým zkreslením a řízením výstupního výkonu.

Střídavé testovací zařízení často vyžaduje zdroj signálu s nízkým harmonickým zkreslením pro testování přístrojů. Je běžnou praxí používat jako referenci generátor signálu s nízkým zkreslením, který napájí výkonový zesilovač a pohání zkoušené zařízení. Tento nápad nabízí méně těžkopádnou alternativu.

Na Obr. 1 znázorňuje generátor, který vytváří sinusový signál s nízkým zkreslením se schopností řídit výkon výstupního signálu. Generátor vysokého výkonu se skládá ze dvou hlavních částí: okruhu s dvojitým T-můstkem a vysoce výkonného regulátoru s nízkými výpadky. Obvod s dvojitým T-můstkem funguje jako dva paralelně zapojené filtry typu T: dolní propust a horní propust.

Obvod s dvojitým T-můstkem má vysokou frekvenční selektivitu jako zářezový filtr. Regulátor nízkého výpadku zesiluje signál a řídí zátěž. Regulátor použitý v tomto obvodu obsahuje vnitřní zdroj referenčního proudu s napěťovým sledovačem. Zesílení od kolíku Set k kolíku Out je jedna a zdroj proudu je stabilní zdroj proudu 10 µA. Rezistor RSET připojený k kolíku Set programuje výstupní úroveň stejnosměrného napětí. Připojení dvojitého T-můstku mezi kolíky Out a Set, což způsobí, že filtr zeslabí vysoké i nízké frekvence, vede k tomu, že signál s frekvencí odpovídající rezonanční frekvence filtr, projde jím bez překážek. Rezistory a kondenzátory nastavují střední frekvenci filtru, f0: f0 = 1 / (2πRC).

Malá analýza signálu obvodu s dvojitým T-můstkem ukazuje, že maximální zisk je pozorován na střední frekvenci. Maximální zesílení generátoru na dvojitém T-můstku se zvyšuje z 1 na 1,1 se zvýšením K-faktoru ze dvou na pět (obr. 2). Maximální zisk se snižuje, když je K-faktor větší než 5. Proto je běžné zvolit K-faktor mezi třemi a pěti, aby bylo dosaženo zisku většího než jedna. Zisk smyčky musí být roven jednotce, aby se udržela stabilní oscilace. Potenciometr je tedy nutný pro seřízení zesílení smyčky a řízení amplitudy výstupního signálu.

Generátor založený na dvojitém T-můstku může řídit indukční, kapacitní a odporová zátěž... Omezení proudu regulátoru nízkého výpadku, který je 1,1 A pro Linear Technology LT3080, je jediným omezením schopnosti generátoru řídit zátěž. Charakteristiky zátěže zase omezují frekvenční rozsah. Například zátěž 10 ohmů s výstupním kondenzátorem 4,7 μF má za následek THD 7 % při frekvencích nad 8 kHz, zatímco při 400 Hz je Kg pouze 0,1 % pro obvod na Obr. 3. Generátor na dvojitém T-můstku má stejný výkon lineárního řízení zátěže jako samotný LT3080. Navíc funguje v širokém teplotním rozsahu.

Pomocí automatického řízení zesílení je možné nahradit potenciometr žárovkou (obrázek 3) nebo napěťově řízeným kanálem MOSFET (obrázek 4). Odpor žárovky se zvyšuje se zvyšující se amplitudou výstupního signálu generátoru, což má za následek samozahřívací efekt, tedy sledování zisku, který řídí generování výstupního signálu. Na Obr. Jak je znázorněno na obr. 4, detekcí špičkové hodnoty výstupního napětí pomocí zenerovy diody se kanálový odpor MOSFETu snižuje se zvyšující se amplitudou výstupního signálu oscilátoru. Zesílení smyčky je také sníženo řízením generování signálu.

Na Obr. 5 ukazuje test tvaru vlny generátoru na dvojitém T-můstku pomocí žárovky. Výstup je naladěn na vrcholový-špičkový 4V vrcholový-špičkový signál při předpětí 5VDC (obrázek 6). Generátor na dvojitém T-můstku má generační frekvenci 400 Hz a harmonické zkreslení Kg 0,1 %. nejvýznamnější příspěvek pochází od druhé harmonické, která má amplitudu mezi špičkami menší než 4 mV. Na Obr. 6 ukazuje test tvaru vlny oscilátoru s dvojitým T-můstkem pomocí MOSFETu. Kg bylo 1 % při druhé harmonické amplitudě 40 mV od vrcholu k vrcholu.

Přechodové jevy při zapnutí jsou různé důležitý aspekt generátor. V obou schématech nejsou žádné ultranízkofrekvenční oscilace charakteristické pro jiné typy generátorů. Tvary signálů na Obr. 7 a Obr. 8 označuje nízké překmity při zapnutí. Oscilátor využívající stabilizaci MOSFET je rychlejší než oscilátor využívající stabilizaci žárovky, protože žárovka má větší setrvačnost se změnami teploty.

Tento obvod lze použít jako zdroj řízený stejnosměrným napětím střídavé napětí v aplikacích vyžadujících nízké zkreslení a schopnost řídit výstupní výkon.

Sinusový oscilátor snadná montáž na operační zesilovač. Obrázek ukazuje Kruhový diagram takový generátor produkující signál o frekvenci 400 Hz.

Balíčky obdélníkových pulsů s daným počtem impulsů v paketu je vhodné použít při ladění digitálních zařízení.

V radioamatérské praxi je to často nutné frekvenční děliče s vysokým dělicím poměrem(1000 ... 10000 a vyšší). Obvykle se k tomu používá buď 4-5 čítačů-děličů po 10, nebo mikroobvod K561IE15.

Generátor, jehož schéma je na obr. 1, lze použít v různých převodníky jednofázové napětí na třífázové. Je to jednodušší než ty popsané v.

Nespornou výhodou navrhovaného schématu je jeho jednoduchost. Navzdory své nezvyklosti vzhled, schéma je celkem spolehlivé, autor ho používá cca 2 roky.

Nastavitelný generátor obdélníkových vln

Toto zařízení najde uplatnění v různých automatizačních zařízeních pro přerušované přerušení proudu v zátěžových obvodech popř pro generování impulsů s velmi variabilní dobou opakování a trváním. Pulzní poměr může dosáhnout několika tisíc, doba jejich opakování a trvání - desítky sekund.

Vytvářejte nekomplikovaně sinusový generátor provoz na dostatečně vysokých frekvencích není snadný úkol. Známé generátory s vídeňským můstkem umožňují generovat oscilace s frekvencí maximálně 1 MHz, a to i při použití vysokorychlostních operačních zesilovačů řady K544, K574 a s výstupní úrovní maximálně 50 ... 100 mV.

Obrázek ukazuje jednoduchý obvod krystalového oscilátoru které lze sbírat na libovolném logický prvek"AND - NOT", který je součástí jakéhokoli mikroobvodu řady K155.

Toto jednoduché zařízení je napětím řízený generátor (VCO). Lze jej použít pro zvukovou indikaci velikosti konstantního napětí v tónu o různé frekvenci. Základem VCO (viz schéma) je integrátor DA1 a spouštěč Schmitt na prvcích DD1.1, DD1.2.

Generátor (viz obrázek) poskytuje pilové napětí s dobrou linearitou.
Tranzistor T1 generátor s rezistorem R1 v obvodu emitoru je to zdroj proudu s výstupním odporem rovným několika megaohmům. Proud tohoto zdroje nabíjí kondenzátor C2.

Funkční generátor lze sestavit na speciálním mikroobvodu IC 8038. ICL8038 je integrovaný obvod schopný produkovat sinusové, obdélníkové, trojúhelníkové, pilové impulsy. Pro plně funkční práci generátorové mikroobvody je vyžadován minimální počet externích součástí.

Generátory signálu jsou zařízení primárně určená k testování vysílačů. Kromě toho je odborníci používají k měření charakteristik analogových převodníků. Testování modelových vysílačů se provádí simulací signálu. To je nezbytné pro kontrolu, zda zařízení odpovídá aktuálním normám. Signál lze odeslat přímo do zařízení v čistá forma nebo se zkreslením. Jeho rychlost mezi kanály se může značně lišit.

Jak vypadá generátor?

Pokud vezmeme v úvahu konvenční model generátoru signálu, pak je na předním panelu vidět obrazovka. Je to nezbytné pro sledování výkyvů a kontrolu. V horní části obrazovky je editor, který nabízí výběr různé funkce... Dále níže je SevenSor, který ukazuje frekvenci oscilací. Řádek režimu se nachází pod ním. Úroveň amplitudy nebo offsetu signálu lze upravit pomocí dvou tlačítek. Pro práci se soubory je k dispozici samostatný minipanel. S jeho pomocí lze výsledky testů uložit nebo okamžitě otevřít.

Aby mohl uživatel měnit vzorkovací frekvenci, má generátor speciální regulátor. Pomocí číselných hodnot můžete rychle synchronizovat. Výstupy signálu jsou obvykle umístěny ve spodní části zařízení, pod obrazovkou. Nechybí ani tlačítko pro spuštění generátoru.

Domácí zařízení

Výroba generátoru signálu vlastníma rukama je poměrně problematická kvůli složitosti zařízení. Selektor je považován za hlavní část zařízení. V modelu je navržen pro určitý počet kanálů. V zařízení jsou zpravidla dva mikroobvody. Oscilátor potřebuje k nastavení frekvence syntezátor. Pokud vezmeme v úvahu vícekanálová zařízení, pak jsou mikrokontroléry pro ně vhodné pro řadu KN148. Převodníky se používají pouze analogového typu.

Sinusová signální zařízení

Generátor sinusových vln mikroobvodu používá poměrně jednoduchý. V tomto případě lze zesilovače použít pouze provozního typu. To je nezbytné pro normální přenos signálu z rezistorů na desku. Potenciometry jsou součástí systému s nominální hodnotou minimálně 200 Ohm. Indikátor pracovního cyklu impulsů závisí na rychlosti procesu generování.

Pro flexibilní konfiguraci zařízení jsou instalovány vícekanálové jednotky. sinusový generátor se mění pomocí otočného ovladače. Pro testování přijímačů je vhodný pouze pro modulační typ. To naznačuje, že generátor by měl mít alespoň pět kanálů.

Obvod nízkofrekvenčního generátoru

Nízkofrekvenční generátor signálu (schéma je znázorněna níže) obsahuje analogové rezistory. Potenciometry by měly být nastaveny pouze na 150 ohmů. Pro změnu hodnoty pulzu se používají modulátory řady KK202. Generace v v tomto případě procházející kondenzátory. Mezi odpory v obvodu musí být propojka. Přítomnost dvou svorek umožňuje instalaci (nízkofrekvenčního) spínače do generátoru signálu.

Jak funguje model pípnutí

Při připojování frekvenčního generátoru je nejprve na volič přivedeno napětí. Dále střídavý proud prochází hromadou tranzistorů. Po konverzi se zapnou kondenzátory. Vibrace se odrážejí na obrazovce pomocí mikrokontroléru. K nastavení mezní frekvence jsou zapotřebí speciální kolíky na mikroobvodu.

Maximální výstupní výkon je v tomto případě generátor zvukový signál může dosáhnout 3 GHz, ale chyba by měla být minimální. K tomu je v blízkosti rezistoru instalován omezovač. Fázový šum je systémem zachycován přes konektor. Index fázové modulace závisí pouze na aktuálním konverzním poměru.

Schéma zapojení smíšeného signálu

Standardní schéma Tento typ generátoru má vícekanálový volič. V tomto případě je na panelu více než pět výstupů. V tomto případě lze maximální frekvenci nastavit na 70 Hz. Kondenzátory v mnoha modelech jsou k dispozici s maximální kapacitou 20 pF. Rezistory se nejčastěji zapínají s nominální hodnotou 4 ohmy. Doba nastavení pro první režim je v průměru 2,5 s.

Díky přítomnosti omezovače přenosu může zpětný výkon jednotky dosáhnout 2 MHz. Frekvenci spektra lze v tomto případě upravit pomocí modulátoru. Pro výstupní impedanci jsou k dispozici samostatné výstupy. hladina v obvodu je menší než 2 dB. Konvertory na standardní systémy existuje řada PP201.

Nástroj pro libovolný tvar vlny

Tato zařízení jsou navržena pro malé chyby. Je v nich poskytován flexibilní sekvenční režim. Standardní schéma voliče má šest kanálů. Minimální nastavení frekvence je 70 Hz. Kladné impulsy generátoru tohoto typu jsou vnímány. Kondenzátory v obvodu mají kapacitu minimálně 20 pF. Zařízení zvládne výstupní impedanci až 5 ohmů.

Z hlediska parametrů synchronizace jsou tyto generátory signálů značně odlišné. To je dáno zpravidla typem konektoru. V důsledku toho se doba náběhu pohybuje od 15 ns do 40 ns. V modelech jsou dva režimy (lineární a logaritmický). S jejich pomocí lze měnit amplitudu. Chyba frekvence je v tomto případě menší než 3 %.

Úpravy komplexních signálů

K úpravě komplexních signálů používají specialisté pouze vícekanálové selektory v generátorech. Bezchybně jsou vybaveny zesilovači. Regulátory slouží ke změně provozních režimů. Díky převodníku se proud stává konstantním od 60 Hz. Doba náběhu by neměla být v průměru delší než 40 ns. Pro tento účel je minimální kapacita kondenzátoru 15 pF. Odpor systému pro signál musí být vnímán v oblasti 50 ohmů. Zkreslení při 40 kHz je typicky 1 %. K testování přijímačů lze tedy použít generátory.

Generátory s vestavěnými editory

Generátory signálu tohoto typu se velmi snadno nastavují. Regulátory v nich jsou určeny pro čtyři polohy. Tak lze upravit úroveň mezní frekvence. Pokud mluvíme o době instalace, pak u mnoha modelů je to 3 ms. Toho je dosaženo pomocí mikrokontrolérů. K desce se připojují pomocí propojek. U tohoto typu generátoru nejsou instalovány omezovače šířky pásma. Za voliči jsou umístěny převodníky podle schématu zařízení. Syntezátory se v modelech používají zřídka. Maximální výstupní výkon zařízení je na 2 MHz. Chyba je v tomto případě povolena pouze 2 %.

Zařízení s digitálními výstupy

Signálové generátory s digitálními výstupy a konektory jsou vybaveny řadou KR300. Rezistory se zase zapínají s nominální hodnotou nejméně 4 ohmy. Vnitřní odpor rezistoru je tak udržován vysoký. Testovat tato zařízení jsou schopny přijímače s výkonem do 15 V. Připojení k převodníku se provádí pouze pomocí propojek.

Selektory v generátorech najdeme tří- a čtyřkanálové. Mikroobvod ve standardním obvodu je zpravidla typu KA345. Přepínače měřidel používají pouze otočné přepínače. Pulzní modulace v generátorech nastává poměrně rychle a toho je dosaženo díky vysokému koeficientu přenosu. Zvažte také nízkou hladinu širokopásmového hluku 10 dB.

Modely s vysokými hodinami

Generátor vysokofrekvenčního signálu je výkonný. Vnitřní odpor je schopen vydržet v průměru 50 ohmů. Šířka pásma pro takové modely je obvykle 2 GHz. Navíc je třeba mít na paměti, že se používají kondenzátory s kapacitou nejméně 7 pF. Maximální proud je tak udržován na 3 A. Zkreslení v systému může být maximálně 1 %.

Zesilovače lze zpravidla nalézt pouze v generátorech provozního typu. Omezovače v řetězu jsou instalovány na začátku i na konci. K dispozici je konektor pro výběr typu signálů. Mikrokontroléry najdeme nejčastěji řady RRK211. Volič je určen pro minimálně šest kanálů. V takových zařízeních jsou k dispozici otočné regulátory. Maximální mezní kmitočet lze nastavit na 90 Hz.

Obsluha generátorů logických signálů

Odpory tohoto generátoru signálu nejsou dimenzovány na více než 4 ohmy. Vnitřní odpor se přitom drží dost vysoko. Pro snížení přenosové rychlosti signálu jsou nastaveny typy. Na panelu jsou zpravidla tři kolíky. Připojení k omezovačům šířky pásma je provedeno pouze pomocí propojek.

Přepínače v přístrojích jsou otočné. Na výběr jsou dva režimy. Signálové generátory tohoto typu mohou být použity pro fázovou modulaci. Jejich širokopásmový šumový parametr nepřesahuje 5 dB. Frekvenční odchylka je obvykle kolem 16 MHz. Mezi nevýhody patří dlouhé doby náběhu a pádu. To je způsobeno nízkým propustnost mikrokontrolér.

Obvod generátoru s modulátorem MX101

Standardní obvod generátoru s takovým modulátorem poskytuje volič pro pět kanálů. To umožňuje pracovat v lineárním režimu. Maximální amplituda při nízké zátěži je udržována na hodnotě 10 peak. DC offset je vzácný. Parametr výstupního proudu je kolem 4 A. Chyba frekvence může dosáhnout maximálně 3 %. Průměrná doba náběhu pro oscilátory s takovými modulátory je 50 ns.

Průběh meandru je vnímán systémem. Pomocí tohoto modelu můžete testovat přijímače s výkonem maximálně 5 V. Logaritmický režim rozmítání umožňuje poměrně úspěšnou práci s různými měřicími přístroji. Rychlost ladění na panelu lze plynule měnit. Díky vysokému výstupnímu odporu je z měničů odstraněna zátěž.

Nezbytným laboratorním vybavením je generátor různých stabilních frekvencí. Na internetu je jich mnoho obvody, ale buď jsou morálně zastaralé, nebo nezajišťují dostatečně široké frekvenční pokrytí. Zde popsané zařízení je založeno na vysoce kvalitním výkonu ASIC XR2206... Rozsah frekvencí překrytých generátorem je působivý: 1 Hz - 1 MHz!XR2206je schopen generovat vysoce kvalitní sinusové, obdélníkové a trojúhelníkové průběhy s vysokou přesností a stabilitou. Výstupní signály mohou mít amplitudovou i frekvenční modulaci.

Parametry generátoru

Sinusový signál:

Amplituda: 0 - 3V s napájením 9V
- Zkreslení: méně než 1 % (1 kHz)
- Plochost: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

Čtvercová vlna:

Amplituda: 8V s napájením 9V
- Doba náběhu: méně než 50 ns (při 1 kHz)
- Doba pádu: méně než 30 ns (při 1 kHz)
- Nevyváženost: méně než 5 % (1 kHz)

Trojúhelníkový signál:

Amplituda: 0 - 3V s napájením 9V
- Nelinearita: méně než 1 % (až 100 kHz)

Schémata a PP

Výkresy desek plošných spojů

Hrubá regulace frekvence se provádí pomocí 4polohového přepínače pro frekvenční rozsahy; (1) 1 Hz-100 Hz, (2) 100 Hz-20 kHz, (3) 20 kHz-1 MHz (4) 150 kHz-1 MHz. Navzdory tomu, že je v obvodu uvedena horní hranice 3 megahertz, garantovaná mezní frekvence je přesně 1 MHz, pak může být generovaný signál méně stabilní.

V radioamatérské praxi je často nutné použít sinusový oscilátor. Dá se použít různými způsoby. Zvažme, jak vytvořit generátor sinusového signálu na vídeňském můstku se stabilní amplitudou a frekvencí.

Tento článek popisuje návrh obvodu generátoru sinusových vln. Požadovanou frekvenci můžete také vygenerovat programově:

Nejpohodlnější z hlediska montáže a uvedení do provozu je varianta generátoru sinusového signálu generátor postavený na vídeňském můstku, na moderním operačním zesilovači (OA).

Most vína

Samotný Wien Bridge je pásmový filtr sestávající ze dvou. Zdůrazní střední frekvenci a potlačí zbytek frekvencí.

Most vynalezl Max Wien již v roce 1891. Ve schematickém diagramu je samotný Wien Bridge obvykle znázorněn následovně:

Obrázek vypůjčený z Wikipedie

Wienův můstek má poměr výstupního napětí ke vstupnímu napětí b = 1/3 ... Tento důležitý bod, protože tento koeficient určuje podmínky pro stabilní generování. Ale o tom později

Jak vypočítat frekvenci

Na vídeňském mostě se často staví oscilátory a měřiče indukčnosti. Aby si nekomplikovali život, většinou používají R1 = R2 = R a C1 = C2 = C ... To může zjednodušit vzorec. Základní frekvence mostu se vypočítá z poměru:

f = 1/2πRC

Téměř každý filtr lze považovat za frekvenčně závislý dělič napětí. Proto je při výběru hodnot rezistoru a kondenzátoru žádoucí, aby při rezonanční frekvenci byl komplexní odpor kondenzátoru (Z) stejný nebo alespoň stejného řádu velikosti s odporem rezistoru. .

Zc = 1 / ωC = 1 / 2πνC

kde ω (omega) - cyklická frekvence, ν (nu) - frekvence linky, ω = 2πν

Wine Bridge a operační zesilovač

Wien Bridge sám o sobě není generátorem signálu. Aby došlo ke generování, měl by být umístěn v kladném obvodu. zpětná vazba operační zesilovač. Takový autogenerátor může být postaven i na tranzistoru. Ale použití operačního zesilovače jednoznačně usnadní život a poskytne lepší výkon.

Zisk stupně C

Vinný most má propustnost b = 1/3 ... Podmínkou pro generování tedy je, že operační zesilovač musí poskytovat zisk tři. V tomto případě bude součin přenosových koeficientů Wienského můstku a zesílení operačního zesilovače 1. A dojde ke stabilnímu generování zadané frekvence.

Pokud by byl svět ideální, pak nastavením požadovaného zesílení odpory v obvodu záporné zpětné vazby bychom dostali hotový generátor.

Je to neinvertující zesilovač a jeho zisk je dán:K = 1 + R2/R1

Ale bohužel, svět není dokonalý. ... V praxi se ukazuje, že pro zahájení generování je nutné, aby v samém počátečním okamžiku koef. zisk byl mírně vyšší než 3 a poté pro stabilní generaci byl udržován na hodnotě 3.

Pokud je zesílení menší než 3, generátor se zastaví, pokud více, signál po dosažení napájecího napětí se začne zkreslovat a dojde k saturaci.

Při saturaci bude výstup udržovat napětí blízké jednomu z napájecích napětí. A dojde k náhodnému chaotickému přepínání mezi napájecími napětími.

Proto se při stavbě oscilátoru na Wienově můstku uchýlí k použití nelineárního prvku v obvodu záporné zpětné vazby, který reguluje zisk. V tomto případě se generátor sám vyrovná a bude udržovat generování na stejné úrovni.

Stabilizace amplitudy na žárovce

V nejklasičtější verzi generátoru na vídeňském můstku na operačním zesilovači se používá miniaturní nízkonapěťová žárovka, která je instalována místo odporu.

Když takový generátor zapnete, v první chvíli je spirála lampy studená a její odpor je malý. To pomáhá nastartovat generátor (K> 3). Poté, jak se zahřeje, odpor cívky roste a zesílení klesá, dokud nedosáhne rovnováhy (K = 3).

Smyčka pozitivní zpětné vazby, do které byl vídeňský most umístěn, zůstává nezměněna. Obecné schéma generátoru je následující:

Kladné zpětnovazební prvky operačního zesilovače určují frekvenci oscilací. A prvky negativní zpětné vazby jsou zesílení.

Myšlenka použití žárovky jako ovládacího prvku je velmi zajímavá a používá se dodnes. Ale žárovka, bohužel, má řadu nevýhod:

• je vyžadován výběr žárovky a odporu R * omezujícího proud.
• při pravidelném používání generátoru je životnost žárovky obvykle omezena na několik měsíců
• regulační vlastnosti žárovky závisí na teplotě v místnosti.

Další zajímavou možností je použití přímo vypalovaného termistoru. Ve skutečnosti je myšlenka stejná, pouze místo žárovkové spirály je použit termistor. Problém je v tom, že jej musíte nejprve najít a znovu sebrat a odpory omezující proud.

Stabilizace amplitudy na LED

Účinnou metodou pro stabilizaci amplitudy výstupního napětí generátoru sinusového signálu je použití LED operačního zesilovače ( VD1 a VD2 ).

Hlavní zesílení je nastaveno odpory R3 a R4 ... Zbytek prvků ( R5 , R6 a LED) upravují zesílení v malém rozsahu a udržují generování stabilní. Rezistor R5 můžete upravit hodnotu výstupního napětí v rozsahu přibližně 5-10 voltů.

V přídavném obvodu OS je vhodné použít nízkoodporové odpory ( R5 a R6 ). To umožní, aby přes LED procházel významný proud (až 5 mA) a byly v optimálním režimu. Budou i trochu svítit :-)

Ve výše uvedeném schématu jsou prvky vídeňského mostu navrženy tak, aby generovaly na frekvenci 400 Hz, lze je však snadno přepočítat pro jakoukoli jinou frekvenci pomocí vzorců uvedených na začátku článku.

Kvalita generování a aplikovaných prvků

Je důležité, aby operační zesilovač mohl poskytovat proud potřebný pro generování a měl dostatečnou frekvenční šířku pásma. Použití lidových TL062 a TL072 jako op-amp přineslo velmi smutné výsledky při generační frekvenci 100 kHz. Bylo obtížné nazvat průběh sinusovým, spíše to byl trojúhelníkový průběh. Použití TDA 2320 poskytlo ještě horší výsledek.

Ale NE5532 se ukazuje z vynikající stránky a vytváří na výstupu signál, který je velmi podobný sinusovému. LM833 se s úkolem také dokonale vyrovnal. Jsou to tedy NE5532 a LM833, které jsou doporučeny pro použití jako cenově dostupné a rozšířené vysoce kvalitní operační zesilovače. I když s klesající frekvencí, zbytek operačních zesilovačů se bude cítit mnohem lépe.

Přesnost generační frekvence přímo závisí na přesnosti prvků frekvenčně závislého obvodu. A v tomto případě není důležitá pouze korespondence označení prvku nápisu na něm. Přesnější díly mají lepší stabilitu hodnoty při změnách teploty.

V autorské verzi byl použit rezistor C2-13 ± 0,5 % a slídové kondenzátory s přesností ± 2 %. Použití rezistorů tohoto typu je způsobeno malou závislostí jejich odporu na teplotě. Slídové kondenzátory také málo závisí na teplotě a mají nízkou TKE.

Nevýhody LED

Stojí za to přebývat na LED samostatně. Jejich použití v obvodu sinusového generátoru je způsobeno velikostí úbytku napětí, který obvykle leží v rozmezí 1,2-1,5 voltu. To umožňuje získat dostatečně vysokou hodnotu výstupního napětí.

Po implementaci obvodu se na prkénku ukázalo, že vlivem rozptylu parametrů LED nejsou okraje sinusoidy na výstupu generátoru symetrické. Je to trochu patrné i na výše uvedené fotografii. Navíc docházelo k mírným zkreslením generovaného sinusového tvaru způsobeným nedostatečnou rychlostí LED pro generační frekvenci 100 kHz.

Diody 4148 místo LED

LED diody byly nahrazeny všemi oblíbenými diodami 4148. Jedná se o cenově dostupné vysokorychlostní signální diody s rychlostí spínání pod 4 ns. Obvod přitom zůstal plně funkční, po výše popsaných problémech nebylo ani památky a sinusoida získala ideální podobu.

V následujícím schématu jsou prvky vinného můstku dimenzovány na kmitací frekvenci 100 kHz. Také proměnný odpor R5 byl nahrazen konstantními, ale o tom později.

Na rozdíl od LED, pokles napětí napříč p-n křižovatka konvenčních diod je 0,6 ÷ 0,7 V, takže výstupní napětí generátoru bylo asi 2,5 V. Pro zvýšení výstupního napětí je možné zapojit několik diod do série, místo jedné, např. takto:

Zvýšení počtu nelineárních prvků však způsobí, že generátor bude více závislý na vnější teplotě. Z tohoto důvodu bylo rozhodnuto opustit tento přístup a použít každou jednu diodu.

Výměna proměnného rezistoru za konstanty

Nyní o zastřihovači. Zpočátku byl jako odpor R5 použit víceotáčkový trimrový rezistor 470 ohmů. Umožnil přesně řídit hodnotu výstupního napětí.

Při stavbě jakéhokoli generátoru je velmi žádoucí mít osciloskop. Proměnný rezistor R5 přímo ovlivňuje generování - jak amplitudu, tak stabilitu.

Pro prezentovaný obvod je generování stabilní pouze v malém rozsahu odporů tohoto rezistoru. Pokud je poměr odporu vyšší než požadovaný, spustí se ořezávání, tzn. sinusová vlna bude oříznuta nahoře a dole. Pokud je méně, tvar sinusoidy se začne deformovat a s dalším poklesem se generace zastaví.

Záleží také na použitém napájecím napětí. Popsaný obvod byl původně sestaven na operačním zesilovači LM833 s napájením ± 9V. Poté, bez změny obvodu, byly operační zesilovače nahrazeny AD8616 a napájecí napětí bylo ± 2,5 V (maximum pro tyto operační zesilovače). V důsledku takové výměny došlo k odříznutí sinusoidy na výstupu. Výběr rezistorů dal hodnoty 210 a 165 ohmů místo 150 a 330, v tomto pořadí.

Jak vybrat odpory "podle oka"

V zásadě můžete ponechat i rezistor trimru. Vše závisí na požadované přesnosti a generované frekvenci sinusového signálu.

Pro vlastní výběr byste měli nejprve nainstalovat ořezávací rezistor s nominální hodnotou 200-500 Ohm. Přivedením výstupního signálu generátoru do osciloskopu a otáčením trimrového rezistoru dosáhněte okamžiku, kdy začíná omezení.

Poté snížením amplitudy najděte polohu, ve které bude tvar sinusoidy nejlepší. Nyní můžete trimr odpájet, změřit výsledné hodnoty odporu a připájet co nejblíže.

Pokud potřebujete zvukový generátor sinusových vln, můžete se obejít bez osciloskopu. Chcete-li to provést, je opět lepší dosáhnout okamžiku, kdy se signál podle ucha začne zkreslovat kvůli ořezávání, a poté snížit amplitudu. Mělo by se snižovat, dokud zkreslení nezmizí, a pak ještě trochu víc. To je nutné, protože sluchem není vždy možné zachytit zkreslení ani v 10%.

Dodatečné zesílení

Sinusový generátor byl namontován na duálním operačním zesilovači a polovina mikroobvodu zůstala viset ve vzduchu. Proto je logické použití pod nastavitelným zesilovačem napětí. To umožnilo přenést proměnný odpor z přídavného obvodu oscilátoru OS do stupně napěťového zesilovače pro úpravu výstupního napětí.

Aplikace přídavných zesilovací stupeň zaručuje lepší přizpůsobení výkonu generátoru zátěži. Byl postaven podle klasického neinvertujícího zesilovacího obvodu.

Uvedená hodnocení umožňují změnit zesílení od 2 do 5. V případě potřeby lze hodnocení přepočítat pro požadovaný úkol. Zisk stupně je dán poměrem:

K = 1 + R2/R1

Rezistor R1 je součet sériově zapojených proměnných a konstantních rezistorů. Konstantní rezistor je nutný, aby zisk nešel do nekonečna při minimální poloze knoflíku proměnného odporu.

Jak posílit výstup

Generátor měl pracovat na nízkoimpedanční zátěži několika ohmů. Samozřejmě žádný nízkopříkonový operační zesilovač nebude schopen dodat požadovaný proud.

Pro zapnutí je na výstupu generátoru u TDA2030 umístěn opakovač. Všechny výhody této aplikace tohoto mikroobvodu jsou popsány v článku.

A takto vlastně vypadá zapojení celého sinusového generátoru se zesilovačem napětí a sledovačem na výstupu:

Sinusový generátor na vídeňském můstku lze sestavit na samotný TDA2030 jako operační zesilovač. Vše závisí na požadované přesnosti a zvolené frekvenci generování.

Pokud nejsou žádné speciální požadavky na kvalitu generování a požadovaná frekvence nepřesahuje 80-100 kHz, ale má pracovat na nízkoimpedanční zátěži, pak je tato varianta pro vás ideální.

Závěr

Generátor vídeňského můstku není jediným způsobem, jak generovat sinusoidu. Pokud potřebujete vysoce přesnou stabilizaci frekvence, je lepší poohlédnout se po oscilátorech s křemenným rezonátorem.

Popsané schéma je však vhodné pro drtivou většinu případů, kdy je požadováno získat stabilní, frekvenčně i amplitudově, sinusový signál.

Generování je dobré, ale jak přesně změřit velikost vysokofrekvenčního střídavého napětí? K tomu slouží obvod tzv.

Materiál připravený výhradně pro staveniště