Kasutades sagedusselektiivset topelt-T-silla ahelat ja LT3080 lineaarset pingeregulaatorit, saate ehitada madala harmoonilise ja juhitava väljundvõimsusega topelt-T-silla ostsillaatori.
Vahelduvvoolusüsteemi testimisseadmed vajavad sageli instrumentide testimiseks madala harmoonilise signaali allikat. Üldlevinud on kasutada võrdlusena madala moonutusega signaaligeneraatorit, mis juhitakse võimsusvõimendisse ja juhib DUT-d. See idee pakub vähem tülikat alternatiivi.
Joonisel fig. 1 on kujutatud ostsillaatorit, mis toodab madala moonutusega siinussignaali ja suudab juhtida väljundsignaali võimsust. Võimas generaator koosneb kahest põhiosast: topelt T-silla vooluringist ja võimsast madala väljalangemisega regulaatorist. Kahekordne T-silla ahel töötab nagu kaks paralleelselt ühendatud T-tüüpi filtrit: madalpääsfilter ja kõrgpääsfilter.
Topelt-T-silla ahel on sälkfiltrina (sälkfilter) kõrge sagedusega selektiivsusega. Madala väljalangemisega regulaator võimendab signaali ja juhib koormust. Selles vooluringis kasutatav regulaator sisaldab sisemist võrdlusvooluallikat koos pinge jälgijaga. Võimendus kontrollist (seadistatud) kuni väljundini (väljund) on üks ja vooluallikaks on stabiilne 10 µA vooluallikas. Set viiguga ühendatud RSET takisti programmeerib alalispinge väljundtaseme. Topelt-T-silla vooluringi ühendamine väljund- ja seadistustihvtide vahel, mille tulemusel filter summutab nii kõrget kui ka madalad sagedused, toob kaasa asjaolu, et signaal, mille sagedus vastab resonantssagedus filter, läbib selle vabalt. Takistid ja kondensaatorid määravad filtri kesksageduse f0: f0=1/(2πRC).
Kahekordse T-silla ahela väikese signaali analüüs näitab, et maksimaalne võimendus toimub kesksagedusel. Generaatori maksimaalne võimendus kahekordsel T-sillal suureneb väärtuselt 1 väärtuseni 1,1, kui K-tegur suureneb kahelt viiele (joonis 2). Maksimaalne võimendus väheneb, kui K-tegur muutub suuremaks kui 5. Seetõttu on ühest suurema võimenduse saavutamiseks tavaline valida K-tegur kolme ja viie vahel. Stabiilse genereerimise säilitamiseks peab silmuse võimendus olema võrdne ühega. Seega on silmusvõimenduse reguleerimiseks ja väljundsignaali amplituudi reguleerimiseks vajalik potentsiomeeter.
Topelt T-silla generaator võib juhtida induktiivset, mahtuvuslikku ja takistuslik koormus. Madala väljalangevuse regulaatori voolupiirang, mis on Linear Technology LT3080 puhul 1,1A, on ainsaks piiranguks generaatori koormuse juhtimise võimalusele. Koormusomadused omakorda piiravad sagedusvahemikku. Näiteks 10-oomine koormus 4,7 uF väljundkondensaatoriga põhjustab joonisel fig. 3. Topelt-T-silla ostsillaatoril on sama lineaarse koormuse juhtimise jõudlus kui LT3080-l endal. Lisaks töötab see laias temperatuurivahemikus.
Võimendi automaatse reguleerimise abil saate potentsiomeetri asendada hõõglambi (joonis 3) või pingega juhitava MOSFET-kanaliga (joonis 4). Hõõglambi takistus suureneb ostsillaatori väljundsignaali amplituudi suurenedes, mille tulemuseks on isekuumenemise efekt, jälgides seega võimendust, mis kontrollib väljundsignaali genereerimist. Joonisel fig. 4, tuvastades Zener-dioodi abil väljundpinge tippväärtuse, väheneb MOSFET-i kanalitakistus ostsillaatori väljundamplituudi suurenedes. Silmusvõimendust vähendatakse ka juhtsignaali genereerimiseks.
Joonisel fig. 5 on kujutatud kahekordse T-silla ostsillaatori lainekuju testi, kasutades hõõglampi. Väljund on konfigureeritud 4 V tipp-tipp-tipp-signaali jaoks, millel on 5 V DC eelpinge (joonis 6). Topelt-T-sillal oleva generaatori genereerimissagedus on 400 Hz ja harmoonilistegur Kg 0,1%. kõige olulisema panuse annab teine harmooniline, mille amplituud on tipust tipuni alla 4 mV. Joonisel fig. Joonisel 6 on kujutatud kahekordse T-silla ostsillaatori lainekuju testi, kasutades MOSFET-i. Kg oli 1% teisel harmoonilisel amplituudil 40 mV tipust tipuni.
Sisselülitamise siirded on erinevad oluline aspekt generaator. Mõlemas ahelas ei esine teist tüüpi generaatoritele iseloomulikke ülimadala sagedusega võnkumisi. Lainekujud joonisel fig. 7 ja fig. 8 räägivad sisselülitamisel väikesest ülelöögist. MOSFET-regulatsiooni kasutav ostsillaator on kiirem kui hõõglambi reguleerimist kasutav ostsillaator, kuna hõõglambil on temperatuurimuutustega suurem inerts.
Seda vooluahelat saab kasutada alalisvoolu juhitava allikana Vahelduvpinge rakendustes, mis nõuavad vähest moonutust ja väljundvõimsuse juhtimise võimalust.
Sinusoidne ostsillaator lihtne monteerida operatiivvõimendile. Joonis näitab elektriskeem selline generaator, mis genereerib signaali sagedusega 400 Hz.
Ristkülikukujulised pursked kui paketis on etteantud arv impulsse, on seda mugav kasutada digiseadmete silumisel.
Raadioamatöörpraktikas on sageli vaja suure jaotusteguriga sagedusjagurid(1000...10000 ja rohkem). Tavaliselt kasutatakse selleks kas 4-5 loendurit-jagajat 10-ga või K561IE15 kiipi.
Generaatorit, mille skeem on näidatud joonisel 1, saab kasutada mitmel viisil muunduridühefaasiline pinge kuni kolmefaasiline. See on lihtsam kui artiklis kirjeldatud.
Kavandatud skeemi vaieldamatu eelis on selle lihtsus. Vaatamata nende ebatavalistele välimus, skeem on üsna usaldusväärne, autor on seda kasutanud umbes 2 aastat.
Reguleeritav ruutlaine generaator
See seade leiab rakendust erinevates automaatikaseadmetes perioodiliste voolukatkestuste jaoks koormusahelates või impulsside genereerimiseks väga erineva kordusperioodi ja kestusega. Impulsi töötsükkel võib ulatuda mitme tuhandeni, nende kordamise periood ja kestus - kümneid sekundeid.
Looge lihtne siinuslaine generaator piisavalt kõrgetel sagedustel töötamine ei ole lihtne ülesanne. Tuntud Wieni sillaga ostsillaatorid võimaldavad genereerida võnkumisi sagedusega kuni 1 MHz ja isegi siis, kui kasutatakse K544, K574 seeria kiireid operatiivvõimendeid ja mille väljundi tase ei ületa 50 .. 100 mV.
Pilt näitab lihtne kristallostsillaatori ahel, mida saab koguda mis tahes loogiline element"AND - NOT", mis on osa kõigist K155 seeria mikroskeemidest.
See lihtne seade on pingega juhitav generaator (VCO). Seda saab kasutada alalispinge suuruse helisignaali näitamiseks erineva sagedusega tooniga. VCO (vt diagrammi) aluseks on DA1 integraator ja Schmitti päästik elementidel DD1.1, DD1.2.
Generaator (vt joonis) annab hea lineaarsusega saehamba pinge.
Transistor T1 takistiga generaator R1 emitteri ahelas on vooluallikas, mille väljundtakistus on võrdne mitme megaoomiga. Sellest allikast tulev vool laeb kondensaatorit C2.
funktsiooni generaator saab kokku panna spetsiaalsele kiibile IC 8038. ICL8038 on integraallülitus, mis on võimeline tootma siinus-, ruudu-, kolmnurk-, saehambaimpulsse. Täieliku funktsionaalsuse tagamiseks generaatori kiibid nõutav on minimaalne arv väliseid komponente.
Signaaligeneraatorid on seadmed, mis on mõeldud peamiselt saatjate testimiseks. Lisaks kasutavad eksperdid neid analoogmuundurite omaduste mõõtmiseks. Mudelsaatjaid testitakse signaali simuleerimise teel. See on vajalik, et kontrollida seadme vastavust kaasaegsetele standarditele. Signaali saab otse seadmesse saata puhtal kujul või moonutusega. Kanalite kiirused võivad olla väga erinevad.
Kuidas generaator välja näeb?
Kui arvestada signaaligeneraatori tavalist mudelit, siis esipaneelil näete ekraani. See on vajalik kõikumiste jälgimiseks ja kontrolli teostamiseks. Ekraani ülaosas on redaktor, mis pakub valikut erinevaid funktsioone. Veel allpool on sekvenser, mis näitab võnkesagedust. Selle all on režiimi rida. Signaali amplituudi või nihke taset saab reguleerida kahe nupuga. Failidega töötamiseks on eraldi minipaneel. Selle abiga saab testitulemusi salvestada või kohe avada.
Selleks, et kasutaja saaks diskreetimissagedust muuta, on generaatoril spetsiaalne regulaator. Arvväärtuste järgi saate üsna kiiresti sünkroonida. Signaaliväljundid asuvad tavaliselt seadme allosas ekraani all. Samuti on nupp generaatori käivitamiseks.
Omatehtud seadmed
Signaaligeneraatori valmistamine oma kätega on seadme keerukuse tõttu üsna problemaatiline. Seadme põhielemendiks peetakse valijat. See arvutatakse mudelis teatud arvu kanalite jaoks. Tavaliselt on seadmes kaks mikrolülitust. Sageduse reguleerimiseks vajab generaator süntesaatorit. Kui arvestada mitme kanaliga seadmeid, sobivad nende jaoks mõeldud mikrokontrollerid KH148 seeria jaoks. Konvertereid kasutatakse ainult analoogtüüpi.
Siinuslaine seadmed
Kiibi siinuslaine generaator kasutab üsna lihtsaid. Sel juhul saab võimendeid kasutada ainult töötüüpi. See on vajalik signaali normaalseks edastamiseks takistitelt plaadile. Süsteemi kuuluvad potentsiomeetrid nimiväärtusega vähemalt 200 oomi. Impulsside töötsükkel sõltub genereerimisprotsessi kiirusest.
Seadme paindlikuks konfigureerimiseks paigaldatakse plokid mitme kanaliga. siinuslaine generaator muutub pöördjuhtseadmega. Vastuvõtjate testimiseks sobib see ainult moduleeriva tüübi jaoks. See viitab sellele, et generaatoril peaks olema vähemalt viis kanalit.
Madala sagedusega generaatori ahel
Madala sagedusega signaaligeneraator (allpool näidatud ahel) sisaldab analoogtakisteid. Potentsiomeetrid tuleks seadistada ainult 150 oomi peale. Impulsi tugevuse muutmiseks kasutatakse KK202 seeria modulaatoreid. Põlvkond sisse sel juhul läheb läbi kondensaatorite. Skeemis peab takistite vahel olema hüppaja. Kahe väljundi olemasolu võimaldab paigaldada signaaligeneraatorisse (madalsagedusliku) lüliti.
Kuidas piiksu mudel töötab
Sagedusgeneraatori ühendamisel rakendatakse selektorile algselt pinge. Edasi vahelduvvoolu läbib hunnikut transistore. Pärast tööks muutmist lülitatakse kondensaatorid sisse. Ekraanil peegelduvad vibratsioonid mikrokontrolleri abil. Piiramissageduse reguleerimiseks on vaja mikroskeemi spetsiaalseid kontakte.
Maksimaalne väljundvõimsus antud juhul generaatoril helisignaal võib ulatuda 3 GHz-ni, kuid viga peaks olema minimaalne. Selleks paigaldatakse takisti lähedusse piiraja. Faasimüra tajub süsteem pistiku arvelt. Faasimodulatsiooni indeks sõltub ainult voolu muundamise kiirusest.
Segasignaali seadme skemaatiline diagramm
Standardskeem seda tüüpi generaatorit eristab mitme kanaliga valija. Samal ajal on paneelil rohkem kui viis väljundit. Sel juhul saab maksimaalseks sageduspiiranguks seada 70 Hz. Paljude mudelite kondensaatorid on saadaval võimsusega kuni 20 pF. Takistid on enamasti kaasas nimiväärtusega 4 oomi. Esimese režiimi seadistamise aeg on keskmiselt 2,5 s.
Ribalaiuse piiraja olemasolu tõttu võib seadme pöördvõimsus ulatuda 2 MHz-ni. Spektri sagedust saab sel juhul reguleerida modulaatori abil. Väljundtakistuse jaoks on eraldi väljundid. tase vooluringis on alla 2 dB. Teisendajad standardsed süsteemid PP201 seeria on saadaval.
Suvalise lainekuju instrument
Need seadmed on mõeldud väikeste vigade jaoks. Neil on paindlik järjestusrežiim. Standardsel valikuahelal on kuus kanalit. Minimaalne sageduse seadistus on 70 Hz. Positiivse impulsi generaator seda tüüpi tajutakse. Vooluahela kondensaatorite mahtuvus on vähemalt 20 pF. Seadme väljundtakistust hoitakse kuni 5 oomi.
Sünkroniseerimisparameetrite poolest on need signaaligeneraatorid üsna erinevad. See on reeglina ühendatud pistiku tüübiga. Selle tulemusena jääb tõusuaeg vahemikku 15 kuni 40 ns. Kokku on mudelites kaks režiimi (lineaarne, samuti logaritmiline). Nende abiga saab amplituudi muuta. Sagedusviga on sel juhul alla 3%.
Keeruliste signaalide modifikatsioonid
Komplekssete signaalide muutmiseks kasutavad spetsialistid generaatorites ainult mitme kanaliga valijaid. Need on tõrgeteta varustatud võimenditega. Töörežiimide muutmiseks kasutatakse regulaatoreid. Tänu muundurile muutub vool konstantseks alates 60 Hz. Tõusuaeg ei tohiks olla keskmiselt pikem kui 40 ns. Selleks on kondensaatori minimaalne mahtuvus 15 pF. Süsteemi signaali takistust tuleb tajuda umbes 50 oomi. Moonutused sagedusel 40 kHz on tavaliselt 1%. Seega saab generaatoreid kasutada vastuvõtjate testimiseks.
Sisseehitatud redaktoritega generaatorid
Seda tüüpi signaaligeneraatoreid on väga lihtne seadistada. Nendes olevad regulaatorid on mõeldud nelja positsiooni jaoks. Seega saab väljalülitussageduse taset reguleerida. Kui me räägime häälestusajast, siis paljudel mudelitel on see 3 ms. See saavutatakse mikrokontrollerite abil. Need on lauaga ühendatud džempritega. Seda tüüpi generaatoritesse ülekandepiirajaid ei paigaldata. Seadme skeemi järgi asuvad muundurid selektorite taga. Süntesaatoreid kasutatakse mudelites harva. Seadme maksimaalne väljundvõimsus on 2 MHz tasemel. Viga on sel juhul lubatud ainult 2%.
Digitaalsete väljunditega seadmed
Digitaalsete väljunditega signaaligeneraatorid on varustatud KR300 seeria pistikutega. Takistid on omakorda kaasas nimiväärtusega vähemalt 4 oomi. Seega säilib takisti sisetakistus suurena. Neid seadmeid on võimalik testida vastuvõtjatega, mille võimsus ei ületa 15 V. Ühendus muunduriga toimub ainult džemprite kaudu.
Generaatorites on selektorid kolme- ja neljakanalilised. Tavalises vooluringis kasutatakse tavaliselt KA345 tüüpi mikroskeemi. Mõõteriistade lülitid kasutavad ainult pöörlevaid. Impulssmodulatsioon generaatorites toimub üsna kiiresti ja see saavutatakse tänu kõrgele ülekandetegurile. Arvestada tuleks ka lairiba madala müratasemega 10 dB.
Kõrge kellaga mudelid
Kõrge taktsagedusega signaaligeneraatorit iseloomustab suur võimsus. Sisetakistus on võimeline taluma keskmiselt 50 oomi. Selliste mudelite ribalaius on tavaliselt 2 GHz. Lisaks tuleb meeles pidada, et kasutatakse kondensaatoreid, mille võimsus on vähemalt 7 pF. Seega hoitakse maksimaalne vool umbes 3 A juures. Moonutused süsteemis võivad olla maksimaalselt 1%.
Võimendid võib reeglina leida ainult töötüüpi generaatorites. Piirajad ahelas seatakse algusesse ja ka lõppu. Signaalide tüübi valimiseks on olemas pistik. Mikrokontrollereid võib kõige sagedamini leida RRK211 seeriast. Selektor on mõeldud vähemalt kuue kanali jaoks. Selliste seadmete pöörlevad regulaatorid on saadaval. Maksimaalseks piirsageduseks saab määrata 90 Hz.
Loogikasignaali generaatorite töö
Selle signaaligeneraatori takistite nimiväärtus ei ületa 4 oomi. Samal ajal hoitakse sisemist takistust üsna kõrgel. Signaali edastuskiiruse vähendamiseks määrake tüüp. Reeglina on paneelil kolm järeldust. Ühendus jõuülekande piirajatega toimub ainult džemprite kaudu.
Seadmetes olevad lülitid on paigaldatud pöörlevalt. Valida saab kahte režiimi. Faasimodulatsiooniks saab kasutada määratud tüüpi signaaligeneraatoreid. Nende lairibamüra parameeter ei ületa 5 dB. Sagedushälbe indikaator on reeglina umbes 16 MHz. Puuduste hulka kuuluvad pikad tõusu- ja langusajad. Seda seostatakse madalaga läbilaskevõime mikrokontroller.
Generaatori ahel MX101 modulaatoriga
Sellise modulaatoriga standardne ostsillaatoriahel näeb ette valija viie kanali jaoks. See võimaldab töötada lineaarses režiimis. Maksimaalne amplituud madalal koormusel hoitakse 10 tipu juures. DC eelarvamusi esineb üsna harva. Väljundvoolu parameeter on umbes 4 A. Maksimaalne sagedusviga võib ulatuda kuni 3%. Selliste modulaatoritega ostsillaatorite keskmine tõusuaeg on 50 ns.
Süsteem aktsepteerib meanderlainekuju. Selle mudeli abil saate testida vastuvõtjaid, mille võimsus ei ületa 5 V. Logaritmiline pühkimisrežiim võimaldab üsna edukalt töötada erinevate mõõteriistadega. Paneeli häälestuskiirust saab sujuvalt muuta. Suure väljundtakistuse tõttu eemaldatakse muundurite koormus.
Erinevate stabiilsete sageduste generaator on vajalik laborivarustus. Internetis on palju ahelad, kuid need on kas vananenud või ei paku piisavalt laia sagedusalast katvust. Siin kirjeldatud seade põhineb ASIC-i kõrgel jõudlusel XR2206. Generaatori poolt kaetud sagedusvahemik on muljetavaldav: 1 Hz - 1 MHz!XR2206võimeline genereerima kõrgekvaliteedilisi kõrge täpsuse ja stabiilsusega siinus-, ristküliku- ja kolmnurkseid lainekujusid. Väljundsignaalidel võib olla nii amplituud- kui ka sagedusmodulatsioon.
Generaatori parameetrid
Sinusoidne signaal:
Amplituud: 0 - 3V 9V toiteallika juures
- Moonutused: vähem kui 1% (1 kHz)
- Tasasus: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz
Ruudu signaal:
Amplituud: 8V 9V toitel
- Tõusmisaeg: vähem kui 50 ns (sagedusel 1 kHz)
- Kukkumisaeg: vähem kui 30 ns (sagedusel 1 kHz)
- Tasakaalustamatus: vähem kui 5% (1 kHz)
Kolmnurkne signaal:
Amplituud: 0 - 3 V 9 V toiteallika juures
- Mittelineaarsus: alla 1% (kuni 100 kHz)
Skeemid ja tarkvara
PCB joonised
Jäme sageduse reguleerimine toimub sagedusvahemike jaoks 4-positsioonilise lüliti abil; (1) 1Hz–100Hz, (2) 100Hz–20kHz, (3) 20kHz–1MHz (4) 150kHz–1MHz. Vaatamata asjaolule, et vooluringis on näidatud ülempiir 3 MHz, on garanteeritud piirsagedus täpselt 1 MHz, siis võib genereeritud signaal olla vähem stabiilne.
Raadioamatöörpraktikas on sageli vaja kasutada sinusoidset generaatorit. Selle rakendusi võib leida väga erinevatel viisidel. Mõelge, kuidas luua Wieni sillal stabiilse amplituudi ja sagedusega siinussignaali generaator.
Artiklis kirjeldatakse siinussignaali generaatori ahela väljatöötamist. Soovitud sageduse saate genereerida ka programmiliselt:
Koostamise ja reguleerimise seisukohalt on kõige mugavam siinussignaali generaatori variant Wieni sillale ehitatud generaator, kaasaegsel operatsioonivõimendil (OA).
Veinisild
Wieni sild ise on ribapääsfilter, mis koosneb kahest . See rõhutab kesksagedust ja summutab ülejäänud sagedused.
Silla projekteeris Max Wien 1891. aastal. Vooluskeemil kujutatakse Wieni silda ennast tavaliselt järgmiselt:
Pilt laenatud Vikipeediast
Wieni sillal on väljund-sisendpinge suhe b = 1/3 . See oluline punkt, sest see koefitsient määrab stabiilse genereerimise tingimused. Aga sellest pikemalt hiljem
Kuidas sagedust arvutada
Tihti ehitatakse Wieni sillale iseostsillaatoreid ja induktiivsusemõõtjaid. Et mitte oma elu keeruliseks ajada, kasutavad nad tavaliselt R1=R2=R ja C1=C2=C . Tänu sellele saab valemit lihtsustada. Silla põhisagedus arvutatakse suhtarvust:
f = 1/2πRC
Peaaegu iga filtrit võib pidada sagedusest sõltuvaks pingejaguriks. Seetõttu on takisti ja kondensaatori väärtuste valimisel soovitav, et resonantssagedusel oleks kondensaatori komplekstakistus (Z) võrdne takisti takistusega või vähemalt üks suurusjärk. .
Zc=1/ωC=1/2πνC
kus ω (oomega) - tsükliline sagedus, ν (nu) - lineaarne sagedus, ω=2πν
Viini sild ja operatsioonivõimendi
Wieni sild ise ei ole signaaligeneraator. Genereerimiseks tuleks see paigutada positiivsesse vooluringi. tagasisidet operatsioonivõimendi. Sellise ostsillaatori saab ehitada ka transistorile. Kuid op-võimendi kasutamine lihtsustab selgelt elu ja annab parema jõudluse.
C klassi tõus
Viini sillal on läbilaskvus b = 1/3 . Seetõttu on genereerimise tingimus, et operatsioonivõimendi peab andma kolmega võrdse võimenduse. Sel juhul annab Wieni silla ülekandekoefitsientide ja operatsioonivõimendi võimenduse korrutis 1. Ja määratud sagedus genereeritakse stabiilselt.
Kui maailm oleks ideaalne, siis negatiivse tagasiside ahelas takistitega vajaliku võimenduse seadistades saaksime valmis generaatori.
See on mitteinverteeriv võimendi ja selle võimenduse annab:K=1+R2/R1
Kuid paraku pole maailm täiuslik. ... Praktikas selgub, et genereerimise alustamiseks on vaja, et kohe alguses koefitsient. võimendus oli veidi suurem kui 3 ja siis stabiilse põlvkonna jaoks jäeti see võrdseks 3-ga.
Kui võimendus on väiksem kui 3, siis generaator seiskub, kui rohkem, siis hakkab toitepinge saavutanud signaal moonutama ja tekib küllastumine.
Kui väljund on küllastunud, hoitakse pinget, mis on lähedane ühele toitepingele. Ja toimub juhuslik kaootiline ümberlülitumine toitepingete vahel.
Seetõttu kasutavad nad Wieni sillale generaatorit ehitades negatiivse tagasiside ahelas mittelineaarset elementi, mis reguleerib võimendust. Sel juhul generaator tasakaalustab ennast ja hoiab generatsiooni samal tasemel.
Amplituudi stabiliseerimine hõõglambil
Op-amp'i Wieni sillageneraatori kõige klassikalisemas versioonis kasutatakse miniatuurset madalpinge hõõglampi, mis paigaldatakse takisti asemel.
Kui selline generaator sisse lülitada, siis esimesel hetkel on lambipool külm ja selle takistus madal. See aitab kaasa generaatori käivitumisele (K>3). Seejärel kuumenedes pooli takistus suureneb ja võimendus väheneb, kuni saavutab tasakaalu (K=3).
Positiivne tagasiside ahel, millesse Wieni sild paigutati, jääb muutumatuks. Generaatori üldine skeem on järgmine:
Operatsioonivõimendi positiivse tagasiside elemendid määravad genereerimise sageduse. Ja negatiivse tagasiside elemendid on võimendamine.
Idee kasutada lambipirni juhtelemendina on väga huvitav ja seda kasutatakse siiani. Kuid lambipirnil on paraku mitmeid puudusi:
- vaja on valida lambipirn ja voolu piirav takisti R*.
- generaatori regulaarsel kasutamisel piirdub lambipirni eluiga tavaliselt mõne kuuga
- lambipirni juhtimisomadused sõltuvad ruumi temperatuurist.
Veel üks huvitav võimalus on kasutada otse kuumutatud termistorit. Tegelikult on idee sama, ainult pirnispiraali asemel kasutatakse termistorit. Probleem on selles, et kõigepealt peate selle üles leidma ja uuesti üles võtma ja voolu piiravad takistid.
Amplituudi stabiliseerimine LED-idel
Tõhus meetod sinusoidse signaali generaatori väljundpinge amplituudi stabiliseerimiseks on LED-ide kasutamine op-võimendi negatiivse tagasiside ahelas ( VD1 ja VD2 ).
Peamine võimendus määratakse takistitega R3 ja R4 . Ülejäänud elemendid ( R5 , R6 ja LED-id) reguleerivad võimendust väikeses vahemikus, hoides generatsiooni stabiilsena. takisti R5 saate reguleerida väljundpinget vahemikus umbes 5-10 volti.
Täiendavas OS-i vooluringis on soovitav kasutada madala takistusega takisteid ( R5 ja R6 ). See võimaldab märkimisväärsel voolul (kuni 5 mA) läbida LED-e ja need on optimaalses režiimis. Nad hakkavad isegi veidi helendama :-)
Ülaltoodud diagrammil on Wieni sillaelemendid loodud genereerima sagedusel 400 Hz, kuid neid saab hõlpsasti ümber arvutada mis tahes muu sageduse jaoks, kasutades artikli alguses esitatud valemeid.
Genereerimise ja rakendatavate elementide kvaliteet
On oluline, et operatiivvõimendi suudaks anda genereerimiseks vajalikku voolu ja sellel oleks piisav sagedusriba. Folk TL062 ja TL072 kasutamine opvõimenditena andis 100 kHz generatsioonisagedusel väga kurbaid tulemusi. Lainekuju oli vaevalt sinusoidne, pigem oli see kolmnurkne signaal. TDA 2320 kasutamine andis veelgi kehvema tulemuse.
Kuid NE5532 näitas end suurepärasest küljest, andes väljundis välja signaali, mis sarnaneb sinusoidaalsele signaalile. LM833 sai samuti suurepärase tööga hakkama. Nii et just NE5532 ja LM833 soovitatakse kasutada taskukohaste ja levinud kvaliteetsete op-võimenditena. Kuigi sageduse vähenemisega tunnevad ülejäänud op-võimendid palju paremini.
Genereerimissageduse täpsus sõltub otseselt sagedusest sõltuva ahela elementide täpsusest. Ja sel juhul on oluline mitte ainult see, et see vastaks sellel oleva pealdiselemendi nimiväärtusele. Täpsematel osadel on parem väärtuse stabiilsus temperatuurimuutustega.
Autori versioonis kasutati C2-13 ± 0,5% tüüpi takistit ja vilgukivist kondensaatoreid täpsusega ± 2%. Seda tüüpi takistite kasutamine on tingitud nende takistuse väikesest sõltuvusest temperatuurist. Vilgukivi kondensaatorid sõltuvad ka vähe temperatuurist ja neil on madal TKE.
LED-ide miinused
LED-ide puhul tasub peatuda eraldi. Nende kasutamist siinusgeneraatori ahelas põhjustab pingelanguse suurus, mis tavaliselt jääb vahemikku 1,2-1,5 volti. See võimaldab teil saada väljundpinge piisavalt kõrge väärtuse.
Pärast skeemi rakendamist leivaplaadil selgus, et LED-ide parameetrite leviku tõttu ei ole generaatori väljundis oleva sinusoidi esiküljed sümmeetrilised. See on pisut märgatav isegi ülaloleval fotol. Lisaks esines genereeritud siinuskujus kergeid moonutusi, mis on põhjustatud LED-ide ebapiisavast kiirusest genereerimissagedusel 100 kHz.
LED-ide asemel dioodid 4148
LED-id on asendatud armastatud dioodidega 4148. Need on soodsad kiired signaaldioodid, mille lülituskiirus on alla 4 ns. Samal ajal püsis vooluring täielikult töökorras, ülalkirjeldatud probleemidest polnud jälgegi ning sinusoid omandas ideaalse vormi.
Järgmisel diagrammil on rikkesilla elemendid projekteeritud võnkesagedusele 100 kHz. Samuti vahetati muutuvtakisti R5 konstantsete vastu, aga sellest hiljem.
Erinevalt LED-idest langeb pinge üle p-n ristmik tavadioodid on 0,6 ÷ 0,7 V, seega oli generaatori väljundpinge umbes 2,5 V. Väljundpinge suurendamiseks on võimalik ühe dioodi asemel järjest sisse lülitada mitu, näiteks nii:
Mittelineaarsete elementide arvu suurendamine muudab aga generaatori sõltuvamaks välistemperatuurist. Sel põhjusel otsustati sellest lähenemisest loobuda ja kasutada ühte dioodi korraga.
Muutuva takisti asendamine konstantsete vastu
Nüüd häälestustakistist. Algselt kasutati takistina R5 470-oomist mitme pöördega trimmerit. See võimaldab teil väljundpinget täpselt reguleerida.
Mis tahes generaatori ehitamisel on väga soovitav omada ostsilloskoopi. Muutuv takisti R5 mõjutab otseselt genereerimist - nii amplituudi kui ka stabiilsust.
Esitatud vooluringi puhul on generatsioon stabiilne ainult selle takisti väikeses takistuste vahemikus. Kui takistussuhe on nõutavast suurem, algab kärpimine, s.t. siinuslaine kärbitakse ülevalt ja alt. Kui see on väiksem, hakkab sinusoidi kuju moonutama ja edasise vähenemisega põlvkond seiskub.
See sõltub ka kasutatavast toitepingest. Kirjeldatud vooluahel pandi algselt kokku ± 9 V toiteallikaga operatsioonivõimendile LM833. Seejärel asendati vooluvõimendid ilma vooluahelat muutmata AD8616-ga ja toitepinge oli ± 2,5 V (nende operatsioonivõimendite maksimum). Sellise asendamise tulemusena katkes väljundis olev sinusoid. Takistite valik andis väärtuseks 210 ja 165 oomi, vastavalt 150 ja 330 oomi asemel.
Kuidas valida takisteid "silma järgi"
Põhimõtteliselt võib häälestustakisti jätta. Kõik sõltub nõutavast täpsusest ja siinussignaali genereeritud sagedusest.
Isevalimiseks peaksite esmalt paigaldama häälestustakisti nimiväärtusega 200-500 oomi. Rakendades generaatori väljundsignaali ostsilloskoobile ja keerates häälestustakistit, saavutage hetk, mil algab piiramine.
Seejärel amplituudi alandades leidke asend, milles sinusoidi kuju on parim. Nüüd saate trimmeri lahti joota, mõõta saadud takistuse väärtusi ja joota lähimad väärtused.
Kui vajate helisagedusliku siinuslaine generaatorit, saate ilma ostsilloskoobita hakkama. Selleks on jällegi parem jõuda hetkeni, mil signaal hakkab kõrva järgi kärpimise tõttu moonutama, ja seejärel amplituudi vähendada. Peaksite vähendama, kuni moonutus kaob, ja seejärel veidi rohkem. See on vajalik, sest kõrva järgi pole alati võimalik isegi 10% ulatuses moonutusi tabada.
Täiendav kasum
Siinusgeneraator pandi kokku topeltoperatiivvõimendile ja pool mikroskeemist jäi õhku rippuma. Seetõttu on loogiline kasutada seda reguleeritava pingevõimendi all. See võimaldas väljundpinge reguleerimiseks viia muutuvtakisti lisaostsillaatori ahelast pingevõimendi astmesse.
Täiendava kohaldamine võimendusstaadium tagab generaatori väljundi parema sobitamise koormusega. See oli ehitatud mitteinverteeriva võimendi klassikalise skeemi järgi.
Määratud reitingud võimaldavad muuta võimendust 2-lt 5-le. Vajadusel saab reitingud vajaliku ülesande jaoks ümber arvutada. Etapivõitu annab:
K=1+R2/R1
Takisti R1 on järjestikku ühendatud muutuvate ja püsitakistite summa. Fikseeritud takistit on vaja selleks, et muutuva takisti nupu minimaalses asendis ei läheks võimendus lõpmatuseni.
Kuidas tugevdada väljapääsu
Generaator pidi töötama vähese takistusega, mõne oomilise koormusega. Loomulikult ei suuda ükski väikese võimsusega operatsioonivõimendi vajalikku voolu anda.
Toite saamiseks paigutati generaatori väljundisse TDA2030 repiiter. Artiklis kirjeldatakse kõiki selle mikrolülituse selle rakenduse eeliseid.
Ja nii näeb tegelikult välja kogu siinusgeneraatori vooluring pingevõimendi ja väljundis oleva järgijaga:
Wieni silla siinusgeneraatorit saab monteerida ka TDA2030 enda peale op-ampina. Kõik sõltub nõutavast täpsusest ja valitud genereerimissagedusest.
Kui tootmise kvaliteedile pole erinõudeid ja nõutav sagedus ei ületa 80-100 kHz, kuid see peaks töötama väikese takistusega koormusel, on see valik teie jaoks ideaalne.
Järeldus
Wieni sillageneraator ei ole ainus viis siinuslaine genereerimiseks. Kui vajate ülitäpset sageduse stabiliseerimist, siis on parem vaadata kvartsresonaatoriga ostsillaatorite poole.
Kirjeldatud skeem sobib aga enamikul juhtudel, kui on vaja saada nii sageduselt kui ka amplituudilt stabiilne sinusoidne signaal.
Põlvkond on hea, aga kuidas täpselt mõõta kõrgsagedusliku vahelduvpinge suurust? Selleks sobib ideaalselt skeem nimega.
Materjal, mis on valmistatud ainult saidi jaoks
