با استفاده از یک مدار انتخابی فرکانس دو پل T و یک تنظیم کننده ولتاژ خطی LT3080، می توان یک ژنراتور پل T دوگانه با اعوجاج هارمونیک کم و کنترل توان خروجی ساخت.

تجهیزات تست AC اغلب به منبع سیگنال اعوجاج هارمونیک کم برای آزمایش ابزار نیاز دارند. استفاده از یک ژنراتور سیگنال با اعوجاج کم که تقویت کننده قدرت را تغذیه می کند و DUT را به حرکت در می آورد، معمول است. این ایده یک جایگزین کمتر دست و پا گیر ارائه می دهد.

در شکل شکل 1 ژنراتوری را نشان می دهد که سیگنال سینوسی با اعوجاج کم را با توانایی کنترل قدرت سیگنال خروجی تولید می کند. ژنراتور پرتوان از دو بخش اصلی تشکیل شده است: یک مدار دو پل T و یک رگولاتور پرقدرت و کم خروجی. مدار دو پل T مانند دو فیلتر نوع T به صورت موازی کار می کند: یک فیلتر پایین گذر و یک فیلتر بالا گذر.

مدار دو پل T دارای قابلیت انتخاب فرکانس بالایی به عنوان فیلتر ناچ است. رگولاتور کم خروجی سیگنال را تقویت می کند و بار را کنترل می کند. رگولاتور مورد استفاده در این مدار حاوی یک منبع جریان مرجع داخلی با دنبال کننده ولتاژ است. بهره از پایه Set به پایه Out یک است و منبع جریان یک منبع جریان پایدار 10 µA است. مقاومت RSET متصل به پین ​​تنظیم، سطح خروجی ولتاژ DC را برنامه ریزی می کند. اتصال یک مدار دو پل T بین پین های Out و Set که باعث می شود فیلتر هم بالا و هم ضعیف شود. فرکانس های پایین، منجر به این واقعیت می شود که یک سیگنال با فرکانس مربوط به فرکانس تشدیدفیلتر، بدون مانع از آن عبور می کند. مقاومت ها و خازن ها فرکانس مرکزی فیلتر را تنظیم می کنند، f0: f0 = 1 / (2πRC).

تجزیه و تحلیل سیگنال کوچک مدار دو پل T نشان می دهد که حداکثر بهره در فرکانس مرکزی مشاهده می شود. حداکثر بهره ژنراتور در پل T دوبل از 1 به 1.1 افزایش می یابد زیرا ضریب K از 2 به 5 افزایش می یابد (شکل 2). زمانی که ضریب K بیشتر از 5 باشد، حداکثر بهره کاهش می‌یابد. بنابراین، انتخاب یک ضریب K بین سه تا پنج برای دستیابی به بهره‌ای بیشتر از واحد معمول است. بهره حلقه باید برابر با وحدت باشد تا نوسان پایدار حفظ شود. بنابراین، یک پتانسیومتر برای کاهش بهره حلقه و کنترل دامنه سیگنال خروجی مورد نیاز است.

ژنراتور مبتنی بر پل T دوگانه می تواند القایی، خازنی و بار مقاومتی... محدودیت فعلی رگولاتور کم خروجی، که 1.1 A برای Linear Technology LT3080 است، تنها محدودیت در قابلیت کنترل بار ژنراتور است. ویژگی های بار، به نوبه خود، محدوده فرکانس را محدود می کند. به عنوان مثال، یک بار 10 اهم با خازن خروجی 4.7 μF منجر به THD 7٪ در فرکانس های بالای 8 کیلوهرتز می شود، در حالی که در 400 هرتز کیلوگرم تنها 0.1٪ برای مدار در شکل. 3. ژنراتور روی پل T دوگانه عملکرد کنترل بار خطی مشابه خود LT3080 را دارد. علاوه بر این، در محدوده دمایی گسترده ای کار می کند.

با استفاده از کنترل بهره خودکار، می توان پتانسیومتر را با یک لامپ رشته ای (شکل 3) یا یک کانال کنترل شده با ولتاژ ماسفت (شکل 4) جایگزین کرد. مقاومت لامپ رشته ای با افزایش دامنه سیگنال خروجی ژنراتور افزایش می یابد و در نتیجه اثر خود گرمایشی ایجاد می شود، بنابراین بهره ای که تولید سیگنال خروجی را کنترل می کند، ردیابی می شود. در شکل 4، با تشخیص مقدار پیک ولتاژ خروجی با استفاده از دیود زنر، مقاومت کانال ماسفت با افزایش دامنه سیگنال خروجی نوسانگر کاهش می یابد. بهره حلقه نیز با کنترل تولید سیگنال کاهش می یابد.

در شکل شکل 5 آزمایشی از شکل موج یک ژنراتور را بر روی یک پل T دوگانه با استفاده از یک لامپ رشته ای نشان می دهد. خروجی روی یک سیگنال پیک به پیک 4 ولت در بایاس 5 ولت دی سی تنظیم می شود (شکل 6). ژنراتور روی پل T دوگانه دارای فرکانس تولید 400 هرتز و اعوجاج هارمونیک کیلوگرم 0.1٪ است. مهم ترین سهم از هارمونیک دوم است که دارای دامنه کمتر از 4 میلی ولت پیک به پیک است. در شکل شکل 6 آزمایشی از شکل موج یک نوسان ساز دو پل T با استفاده از ماسفت را نشان می دهد. کیلوگرم در دامنه هارمونیک دوم 40 میلی ولت پیک به پیک 1 درصد بود.

گذرای روشن شدن برق متفاوت است جنبه مهمژنراتور در هر دو طرح، هیچ نوسان فرکانس بسیار پایین مشخصه انواع دیگر ژنراتورها وجود ندارد. اشکال سیگنال در شکل. 7 و شکل 8 نشان‌دهنده‌ی بیش از حد روشن شدن کم است. اسیلاتوری که از تثبیت ماسفت استفاده می کند سریعتر از اسیلاتوری است که از تثبیت لامپ رشته ای استفاده می کند، زیرا یک لامپ رشته ای اینرسی بیشتری با تغییرات دما دارد.

از این مدار می توان به عنوان منبع کنترل شده با ولتاژ DC استفاده کرد ولتاژ متناوبدر کاربردهایی که نیاز به اعوجاج کم و توانایی کنترل توان خروجی دارند.

نوسان ساز سینوسیبه راحتی روی یک تقویت کننده عملیاتی مونتاژ می شود. شکل نشان می دهد مدارچنین ژنراتوری سیگنالی با فرکانس 400 هرتز تولید می کند.

بسته های پالس مستطیلیبا تعداد مشخصی از پالس ها در یک بسته، استفاده از آن هنگام اشکال زدایی دستگاه های دیجیتال راحت است.

در تمرین رادیویی آماتور، اغلب لازم است تقسیم کننده های فرکانس با نسبت تقسیم بالا(1000 ... 10000 و بالاتر). معمولاً برای این کار از 4-5 شمارنده تقسیم بر 10 یا ریزمدار K561IE15 استفاده می شود.

ژنراتور، که نمودار آن در شکل 1 نشان داده شده است، می تواند در موارد مختلف استفاده شود مبدل هاولتاژ تک فاز به سه فاز. ساده تر از مواردی است که در آن توضیح داده شده است.

مزیت بدون شک طرح پیشنهادی سادگی آن است. با وجود غیرعادی بودنش ظاهر، این طرح کاملا قابل اعتماد است، نویسنده حدود 2 سال است که از آن استفاده می کند.

مولد موج مربعی قابل تنظیم

این دستگاه در دستگاه های مختلف اتوماسیون برای قطع جریان متناوب در مدارهای بار یا برای تولید پالسبا دوره های بسیار متغیر از تکرار و مدت. نسبت وظیفه پالسمی تواند به چندین هزار برسد، دوره تکرار و مدت آنها - ده ها ثانیه.

بدون عارضه ایجاد کنید مولد موج سینوسیکار کردن در فرکانس های به اندازه کافی بالا کار آسانی نیست. ژنراتورهای معروف با پل Wien امکان تولید نوسانات با فرکانس حداکثر 1 مگاهرتز و حتی در صورت استفاده از تقویت کننده های عملیاتی پرسرعت سری K544، K574 و با سطح خروجی بیش از 50 را ممکن می کنند. ... 100 میلی ولت.

شکل نشان می دهد مدار نوسانگر کریستالی سادهکه بر روی هر کدام قابل جمع آوری است عنصر منطقی"AND - NOT" که بخشی از هر ریزمدار سری K155 است.

این دستگاه ساده است ژنراتور کنترل ولتاژ (VCO).می توان از آن برای نشان دادن میزان ولتاژ ثابت با صدایی با فرکانس های مختلف به صورت شنیداری استفاده کرد. اساس VCO (نمودار را ببینید) یکپارچه کننده DA1 و ماشه اشمیت روی عناصر DD1.1، DD1.2 است.

ژنراتور (به شکل نگاه کنید) یک ولتاژ دندانه اره با خطی بودن خوب ارائه می دهد.
ترانزیستور T1 ژنراتور با مقاومت R1 در مدار امیتر، یک منبع جریان با مقاومت خروجی برابر با چندین مگا اهم است. جریان این منبع خازن را شارژ می کند C2.

ژنراتور عملکردی می توان روی یک ریزمدار مخصوص IC 8038 مونتاژ کرد. برای کارهای کاملا کاربردی ریز مدارهای ژنراتورحداقل تعداد اجزای خارجی مورد نیاز است.

ژنراتورهای سیگنال دستگاه هایی هستند که در درجه اول برای آزمایش فرستنده ها طراحی شده اند. علاوه بر این، کارشناسان از آنها برای اندازه گیری ویژگی های مبدل های آنالوگ استفاده می کنند. تست فرستنده های مدل با شبیه سازی یک سیگنال انجام می شود. این برای بررسی مطابقت دستگاه با استانداردهای فعلی ضروری است. سیگنال می تواند مستقیماً به دستگاه ارسال شود شکل خالصیا با تحریف سرعت آن در کانال ها می تواند بسیار متفاوت باشد.

یک ژنراتور چگونه به نظر می رسد؟

اگر یک مدل معمولی از یک ژنراتور سیگنال را در نظر بگیریم، یک صفحه نمایش در پانل جلویی دیده می شود. به منظور نظارت بر نوسانات و کنترل ضروری است. در بالای صفحه یک ویرایشگر وجود دارد که امکان انتخاب را ارائه می دهد توابع مختلف... در زیر SevenSor است که فرکانس نوسان را نشان می دهد. خط حالت در زیر آن قرار دارد. دامنه یا سطح افست سیگنال را می توان با استفاده از دو دکمه تنظیم کرد. یک مینی پنل مجزا برای کار با فایل ها وجود دارد. با کمک آن می توان نتایج آزمایش را ذخیره یا بلافاصله باز کرد.

برای اینکه کاربر بتواند نرخ نمونه برداری را تغییر دهد، ژنراتور دارای یک رگولاتور مخصوص است. با مقادیر عددی، می توانید به سرعت همگام سازی کنید. خروجی های سیگنال معمولا در پایین دستگاه، زیر صفحه نمایش قرار دارند. همچنین دکمه ای برای راه اندازی ژنراتور وجود دارد.

دستگاه های خانگی

ساختن یک ژنراتور سیگنال با دستان خود به دلیل پیچیدگی دستگاه بسیار مشکل ساز است. انتخابگر به عنوان قطعه اصلی تجهیزات در نظر گرفته می شود. در مدل برای تعداد معینی کانال طراحی شده است. به عنوان یک قاعده، دو میکرو مدار در دستگاه وجود دارد. اسیلاتور برای تنظیم فرکانس به یک سینت سایزر نیاز دارد. اگر دستگاه های چند کاناله را در نظر بگیریم، میکروکنترلرهای آنها برای سری KN148 مناسب هستند. مبدل ها فقط از نوع آنالوگ استفاده می شوند.

دستگاه های سیگنال سینوسی

مولد موج سینوسی ریزمدار از یک مدار نسبتاً ساده استفاده می کند. در این مورد، تقویت کننده ها فقط از نوع عملیاتی قابل استفاده هستند. این برای انتقال عادی سیگنال از مقاومت ها به برد ضروری است. پتانسیومترهایی با مقدار اسمی حداقل 200 اهم در سیستم گنجانده شده است. نشانگر چرخه وظیفه پالس ها به سرعت فرآیند تولید بستگی دارد.

برای پیکربندی انعطاف پذیر دستگاه، واحدهای چند کانالی نصب می شوند. ژنراتور موج سینوسی با استفاده از کنترل چرخشی تغییر می کند. برای تست گیرنده ها فقط برای نوع مدوله کننده مناسب است. این نشان می دهد که ژنراتور باید حداقل پنج کانال داشته باشد.

مدار ژنراتور فرکانس پایین

مولد سیگنال فرکانس پایین (شماتیک زیر نشان داده شده است) شامل مقاومت های آنالوگ است. پتانسیومترها فقط باید روی 150 اهم تنظیم شوند. برای تغییر مقدار پالس از مدولاتورهای سری KK202 استفاده می شود. نسل در در این موردعبور از خازن ها بین مقاومت های مدار باید یک جامپر وجود داشته باشد. وجود دو ترمینال اجازه می دهد تا یک کلید (فرکانس پایین) در ژنراتور سیگنال نصب شود.

مدل بیپ چگونه کار می کند

هنگام اتصال ژنراتور فرکانس، ابتدا ولتاژ به سلکتور اعمال می شود. به علاوه جریان متناوباز یک دسته ترانزیستور عبور می کند. پس از تبدیل، خازن ها روشن می شوند. ارتعاشات با استفاده از یک میکروکنترلر روی صفحه نمایش منعکس می شود. برای تنظیم فرکانس قطع، پین های مخصوص روی ریز مدار مورد نیاز است.

حداکثر توان خروجی در این حالت ژنراتور است سیگنال صوتیمی تواند به 3 گیگاهرتز برسد، اما خطا باید حداقل باشد. برای این، یک محدود کننده در نزدیکی مقاومت نصب شده است. نویز فاز توسط سیستم از طریق کانکتور دریافت می شود. شاخص مدولاسیون فاز تنها به نرخ تبدیل فعلی بستگی دارد.

نمودار مدار سیگنال مختلط

طرح استاندارداین نوع ژنراتور دارای یک سلکتور چند کاناله است. در این حالت بیش از پنج خروجی روی پنل وجود دارد. در این حالت حداکثر فرکانس را می توان روی 70 هرتز تنظیم کرد. خازن ها در بسیاری از مدل ها با ظرفیت حداکثر 20 pF در دسترس هستند. مقاومت ها اغلب با مقدار اسمی 4 اهم روشن می شوند. زمان تنظیم حالت اول به طور متوسط ​​2.5 ثانیه است.

به دلیل وجود محدود کننده انتقال، توان معکوس واحد می تواند به 2 مگاهرتز برسد. فرکانس طیف در این مورد را می توان با استفاده از یک مدولاتور تنظیم کرد. خروجی های جداگانه ای برای امپدانس خروجی موجود است. سطح مدار کمتر از 2 دسی بل است. مبدل به سیستم های استانداردسری PP201 وجود دارد.

ابزار شکل موج دلخواه

این دستگاه ها برای خطاهای کوچک طراحی شده اند. یک حالت توالی انعطاف پذیر در آنها ارائه شده است. طرح انتخابگر استاندارد دارای شش کانال است. حداقل تنظیم فرکانس 70 هرتز است. پالس های مثبت ژنراتور از این نوعدرک می شوند. ظرفیت خازن های مدار حداقل 20 pF است. این دستگاه می تواند امپدانس خروجی را تا 5 اهم تحمل کند.

از نظر پارامترهای همگام سازی، این مولدهای سیگنال کاملاً متفاوت هستند. این به عنوان یک قاعده به دلیل نوع اتصال است. در نتیجه زمان افزایش از 15 ns تا 40 ns متغیر است. در مدل ها دو حالت (خطی و لگاریتمی) وجود دارد. با کمک آنها می توان دامنه را تغییر داد. خطای فرکانس در این حالت کمتر از 3 درصد است.

تغییرات در سیگنال های پیچیده

برای اصلاح سیگنال های پیچیده، متخصصان فقط از انتخابگرهای چند کاناله در ژنراتورها استفاده می کنند. آنها بدون شکست مجهز به تقویت کننده هستند. رگولاتورها برای تغییر حالت های عملکرد استفاده می شوند. به لطف مبدل، جریان از 60 هرتز ثابت می شود. زمان افزایش به طور متوسط ​​نباید بیشتر از 40 ثانیه باشد. برای این منظور حداقل ظرفیت خازن 15 pF می باشد. مقاومت سیستم برای سیگنال باید در منطقه 50 اهم درک شود. اعوجاج در 40 کیلوهرتز معمولاً 1٪ است. بنابراین، ژنراتورها را می توان برای آزمایش گیرنده ها استفاده کرد.

ژنراتورها با ویرایشگرهای داخلی

راه اندازی ژنراتورهای سیگنال از این نوع بسیار آسان است. تنظیم کننده های موجود در آنها برای چهار موقعیت طراحی شده اند. بنابراین، سطح فرکانس قطع را می توان تنظیم کرد. اگر در مورد زمان نصب صحبت کنیم، در بسیاری از مدل ها 3 میلی ثانیه است. این امر از طریق میکروکنترلرها به دست می آید. آنها با استفاده از جامپرها به برد متصل می شوند. محدود کننده های پهنای باند در این نوع ژنراتورها نصب نمی شوند. مبدل ها مطابق نمودار دستگاه در پشت سلکتورها قرار دارند. سینت سایزرها به ندرت در مدل ها استفاده می شوند. حداکثر توان خروجی دستگاه 2 مگاهرتز است. خطا در این مورد فقط 2٪ مجاز است.

دستگاه های دارای خروجی دیجیتال

ژنراتورهای سیگنال با خروجی ها و کانکتورهای دیجیتال به سری KR300 مجهز شده اند. مقاومت ها به نوبه خود با مقدار اسمی حداقل 4 اهم روشن می شوند. بنابراین، مقاومت داخلی مقاومت بالا نگه داشته می شود. گیرنده هایی با توان حداکثر 15 ولت قادر به آزمایش این دستگاه ها هستند و اتصال به مبدل فقط از طریق جامپرها انجام می شود.

انتخابگرها در ژنراتورها را می توان به صورت سه و چهار کانال پیدا کرد. ریزمدار در یک مدار استاندارد، به عنوان یک قاعده، از نوع KA345 است. کلیدهای گیج فقط از کلیدهای چرخشی استفاده می کنند. مدولاسیون پالس در ژنراتورها نسبتاً سریع اتفاق می افتد و این به دلیل ضریب انتقال بالا به دست می آید. همچنین سطح نویز پهن باند پایین 10 دسی بل را در نظر بگیرید.

مدل های ساعت بالا

مولد سیگنال فرکانس بالا قدرتمند است. مقاومت داخلی، قادر است به طور متوسط ​​50 اهم را تحمل کند. پهنای باند چنین مدل هایی معمولاً 2 گیگاهرتز است. علاوه بر این، باید در نظر داشت که خازن هایی با ظرفیت حداقل 7 pF استفاده می شود. بنابراین، حداکثر جریان در 3 A حفظ می شود. اعوجاج در سیستم می تواند حداکثر 1٪ باشد.

تقویت کننده ها، به عنوان یک قاعده، فقط در ژنراتورهای نوع عملیاتی یافت می شوند. محدود کننده ها در زنجیره در ابتدا و همچنین در انتها نصب می شوند. یک رابط برای انتخاب نوع سیگنال وجود دارد. میکروکنترلرها اغلب از سری RRK211 یافت می شوند. انتخابگر حداقل برای شش کانال طراحی شده است. تنظیم کننده های چرخشی در چنین دستگاه هایی موجود است. حداکثر فرکانس قطع را می توان روی 90 هرتز تنظیم کرد.

عملکرد مولدهای سیگنال منطقی

مقاومت این سیگنال مولد بیش از 4 اهم نیست. در عین حال، مقاومت داخلی بسیار بالا نگه داشته می شود. برای کاهش نرخ انتقال سیگنال، انواع تنظیم شده است. به عنوان یک قاعده، سه پین ​​روی پانل وجود دارد. اتصال به محدود کننده های پهنای باند فقط از طریق جامپرها انجام می شود.

سوئیچ ها در دستگاه ها چرخشی هستند. دو حالت برای انتخاب وجود دارد. ژنراتورهای سیگنال از این نوع ممکن است برای مدولاسیون فاز استفاده شوند. پارامتر نویز پهنای باند آنها از 5 دسی بل تجاوز نمی کند. انحراف فرکانس معمولاً حدود 16 مگاهرتز است. از معایب آن می توان به زمان های طولانی صعود و سقوط اشاره کرد. این به دلیل کم است توان عملیاتیمیکروکنترلر

مدار ژنراتور با مدولاتور MX101

مدار ژنراتور استاندارد با چنین مدولاتوری یک انتخابگر برای پنج کانال فراهم می کند. این امکان کار در حالت خطی را فراهم می کند. حداکثر دامنه در بار کم در 10 پیک حفظ می شود. افست DC نادر است. پارامتر جریان خروجی در حدود 4 A است. خطای فرکانس حداکثر قادر به رسیدن به 3٪ است. متوسط ​​زمان افزایش نوسانگرها با چنین مدولاتورهایی 50 نانو ثانیه است.

شکل موج پرپیچ و خم توسط سیستم درک می شود. با استفاده از این مدل می‌توانید گیرنده‌هایی را با توان بیش از 5 ولت آزمایش کنید. حالت جابجایی لگاریتمی به شما این امکان را می‌دهد که با ابزارهای اندازه‌گیری مختلف با موفقیت کار کنید. سرعت تنظیم روی پنل را می توان به آرامی تغییر داد. به دلیل مقاومت خروجی بالا، بار از مبدل ها برداشته می شود.

مولد فرکانس های مختلف پایدار یک تجهیزات آزمایشگاهی ضروری است. تعداد زیادی در اینترنت وجود دارد مدارها، اما آنها یا از نظر اخلاقی قدیمی هستند، یا پوشش فرکانسی به اندازه کافی گسترده را ارائه نمی دهند. دستگاهی که در اینجا توضیح داده شده است بر اساس عملکرد با کیفیت بالای یک ASIC است XR2206... محدوده فرکانس هایی که توسط ژنراتور همپوشانی دارند چشمگیر است: 1 هرتز - 1 مگاهرتز!XR2206قادر به تولید شکل موج های سینوسی، مستطیلی و مثلثی با کیفیت بالا با دقت و پایداری بالا است. سیگنال های خروجی می توانند هم مدولاسیون دامنه و هم فرکانس داشته باشند.

پارامترهای ژنراتور

سیگنال سینوسی:

دامنه: 0 - 3 ولت با منبع تغذیه 9 ولت
- اعوجاج: کمتر از 1٪ (1 کیلوهرتز)
- صافی: +0.05 دسی بل 1 هرتز - 100 کیلوهرتز

موج مربعی:

دامنه: 8 ولت با منبع تغذیه 9 ولت
- زمان افزایش: کمتر از 50 ns (در 1 کیلوهرتز)
- زمان پاییز: کمتر از 30 ns (در 1 کیلوهرتز)
- عدم تعادل: کمتر از 5٪ (1 کیلوهرتز)

سیگنال مثلث:

دامنه: 0 - 3 ولت با منبع تغذیه 9 ولت
- غیر خطی: کمتر از 1٪ (تا 100 کیلوهرتز)

طرح ها و PP

نقشه های برد مدار چاپی

کنترل فرکانس درشت با استفاده از یک سوئیچ 4 موقعیت برای محدوده فرکانس انجام می شود. (1) 1 هرتز-100 هرتز، (2) 100 هرتز-20 کیلوهرتز، (3) 20 کیلوهرتز-1 مگاهرتز (4) 150 کیلوهرتز-1 مگاهرتز. علیرغم این واقعیت که حد بالای 3 مگاهرتز در مدار نشان داده شده است، فرکانس محدود کننده تضمین شده دقیقا 1 مگاهرتز است، پس سیگنال تولید شده ممکن است کمتر پایدار باشد.

در تمرین رادیویی آماتور، اغلب لازم است از یک نوسانگر سینوسی استفاده شود. می توان از آن به روش های مختلفی استفاده کرد. بیایید نحوه ایجاد یک مولد سیگنال سینوسی بر روی پل وین با دامنه و فرکانس پایدار را در نظر بگیریم.

این مقاله طراحی مدار مولد موج سینوسی را شرح می دهد. شما همچنین می توانید فرکانس مورد نظر را به صورت برنامه ای تولید کنید:

راحت ترین، از نقطه نظر مونتاژ و راه اندازی، یک نوع ژنراتور سیگنال سینوسی، ژنراتوری است که بر روی پل Wien، بر روی یک تقویت کننده عملیاتی مدرن (OA) ساخته شده است.

پل شراب

پل وین خود یک فیلتر باند گذر است که از دو فیلتر تشکیل شده است. بر فرکانس مرکزی تاکید می کند و بقیه فرکانس ها را سرکوب می کند.

این پل توسط Max Wien در سال 1891 اختراع شد. در یک نمودار شماتیک، خود پل وین معمولاً به صورت زیر نشان داده می شود:

تصویر از ویکی پدیا به عاریت گرفته شده است

پل وین دارای نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی است b = 1/3 ... آی تی نکته مهم، زیرا این ضریب شرایط تولید پایدار را تعیین می کند. اما در ادامه بیشتر در مورد آن

نحوه محاسبه فرکانس

اسیلاتورها و اندوکتانس سنج ها اغلب بر روی پل وین ساخته می شوند. برای اینکه زندگی خود را پیچیده نکنند، معمولا استفاده می کنند R1 = R2 = R و C1 = C2 = C ... این می تواند فرمول را ساده کند. فرکانس اساسی پل از نسبت زیر محاسبه می شود:

f = 1 / 2πRC

تقریباً هر فیلتری را می توان به عنوان یک تقسیم کننده ولتاژ وابسته به فرکانس در نظر گرفت. بنابراین، هنگام انتخاب مقادیر مقاومت و خازن، مطلوب است که در فرکانس تشدید، مقاومت مختلط خازن (Z) برابر یا حداقل از همان مرتبه بزرگی با مقاومت مقاومت باشد. .

Zc = 1 / ωC = 1 / 2πνC

جایی که ω (امگا) - فرکانس چرخه ای، ν (nu) - فرکانس خط، ω = 2πν

پل شراب و تقویت کننده عملیاتی

پل وین خود یک تولید کننده سیگنال نیست. برای اینکه تولید اتفاق بیفتد، باید در مدار مثبت قرار گیرد. بازخوردتقویت کننده عملیاتی چنین اتوژنراتوری را می توان بر روی یک ترانزیستور نیز ساخت. اما استفاده از op-amp به وضوح زندگی را آسان تر می کند و عملکرد بهتری را ارائه می دهد.

کسب درجه C

پل شراب دارای گذرگاه است b = 1/3 ... بنابراین شرط تولید این است که op-amp باید بهره سه را ارائه دهد. در این صورت حاصل ضرب ضرایب انتقال پل وین و بهره آپ امپ 1 خواهد بود و یک نسل پایدار از فرکانس مشخص شده وجود خواهد داشت.

اگر جهان ایده آل بود، با تنظیم بهره مورد نیاز توسط مقاومت ها در مدار بازخورد منفی، یک ژنراتور آماده دریافت می کردیم.

این یک تقویت کننده غیر معکوس است و بهره آن توسط:K = 1 + R2 / R1

اما افسوس که دنیا کامل نیست. ... در عمل معلوم می شود که برای شروع نسل لازم است که در همان لحظه اولیه ضریب. بهره کمی بیشتر از 3 بود و سپس برای تولید پایدار برابر با 3 نگه داشته شد.

اگر بهره کمتر از 3 باشد، ژنراتور متوقف می شود، اگر بیشتر باشد، سیگنال، با رسیدن به ولتاژ تغذیه، شروع به اعوجاج می کند و اشباع رخ می دهد.

در حالت اشباع، خروجی ولتاژ نزدیک به یکی از ولتاژهای تغذیه را حفظ می کند. و سوئیچینگ هرج و مرج تصادفی بین ولتاژهای تغذیه رخ خواهد داد.

بنابراین، هنگام ساخت یک نوسانگر بر روی پل وین، آنها به استفاده از یک عنصر غیر خطی در مدار بازخورد منفی متوسل می شوند که بهره را تنظیم می کند. در این صورت ژنراتور خود را متعادل می کند و تولید را در همان سطح حفظ می کند.

تثبیت دامنه روی یک لامپ رشته ای

در کلاسیک ترین نسخه ژنراتور بر روی پل Wien روی op-amp از یک لامپ رشته ای ولتاژ پایین مینیاتوری استفاده شده است که به جای مقاومت نصب می شود.

هنگامی که چنین ژنراتوری را روشن می کنید، در لحظه اول، مارپیچ لامپ سرد و مقاومت آن کم است. این به راه اندازی ژنراتور کمک می کند (K> 3). سپس با گرم شدن آن، مقاومت سیم پیچ افزایش می یابد و بهره کاهش می یابد تا به حالت تعادل برسد (K = 3).

حلقه بازخورد مثبتی که پل وین در آن قرار گرفت بدون تغییر باقی می ماند. نمودار کلی شماتیک ژنراتور به شرح زیر است:

عناصر بازخورد مثبت op-amp فرکانس نوسان را تعیین می کند. و عناصر بازخورد منفی تقویت هستند.

ایده استفاده از لامپ به عنوان عنصر کنترل بسیار جالب است و تا به امروز مورد استفاده قرار می گیرد. اما افسوس که لامپ دارای معایبی است:

• انتخاب یک لامپ و یک مقاومت محدود کننده جریان R * مورد نیاز است.
• با استفاده منظم از ژنراتور، عمر لامپ معمولاً به چند ماه محدود می شود
• خواص کنترلی لامپ به دمای اتاق بستگی دارد.

یکی دیگر از گزینه های جالب استفاده از ترمیستور با آتش مستقیم است. در واقع، ایده یکسان است، فقط از ترمیستور به جای مارپیچ لامپ استفاده شده است. مشکل این است که ابتدا باید آن را پیدا کنید و دوباره آن و مقاومت های محدود کننده جریان را بردارید.

تثبیت دامنه روی LED

یک روش موثر برای تثبیت دامنه ولتاژ خروجی یک ژنراتور سیگنال سینوسی، استفاده از یک LED op-amp ( VD1 و VD2 ).

بهره اصلی توسط مقاومت ها تنظیم می شود R3 و R4 ... بقیه عناصر ( R5 , R6 و LED ها) بهره را در یک محدوده کوچک تنظیم می کنند و تولید را ثابت نگه می دارند. مقاومت R5 می توانید مقدار ولتاژ خروجی را در محدوده تقریباً 5-10 ولت تنظیم کنید.

در مدار سیستم عامل اضافی، توصیه می شود از مقاومت های کم مقاومت استفاده کنید ( R5 و R6 ). این اجازه می دهد تا جریان قابل توجهی (تا 5 میلی آمپر) از LED ها عبور کند و آنها در حالت بهینه باشند. آنها حتی کمی می درخشند :-)

در نمودار نشان داده شده در بالا، عناصر پل وین برای تولید در فرکانس 400 هرتز طراحی شده اند، اما با استفاده از فرمول های ارائه شده در ابتدای مقاله، می توان آنها را به راحتی برای هر فرکانس دیگری دوباره محاسبه کرد.

کیفیت تولید و عناصر کاربردی

مهم است که op-amp بتواند جریان مورد نیاز برای تولید را تامین کند و دارای پهنای باند فرکانسی کافی باشد. استفاده از TL062 و TL072 به عنوان آپ امپ نتایج بسیار غم انگیزی را در فرکانس تولید 100 کیلوهرتز به همراه داشت. دشوار بود که شکل موج را سینوسی بنامیم، بلکه یک شکل موج مثلثی بود. استفاده از TDA 2320 نتیجه بدتری به همراه داشت.

اما NE5532 خود را از سمتی عالی نشان می دهد و سیگنالی در خروجی تولید می کند که بسیار شبیه به سیگنال سینوسی است. LM833 نیز به خوبی با این کار کنار آمد. بنابراین NE5532 و LM833 برای استفاده به عنوان آپ امپ مقرون به صرفه و با کیفیت بالا توصیه می شوند. اگرچه با کاهش فرکانس، بقیه آپ امپ ها احساس بسیار بهتری خواهند داشت.

دقت فرکانس تولید مستقیماً به دقت عناصر مدار وابسته به فرکانس بستگی دارد. و در این مورد فقط مطابقت نام عنصر کتیبه روی آن نیست که مهم است. قطعات دقیق تر دارای ثبات ارزش بهتری با تغییرات دما هستند.

در نسخه نویسنده از مقاومت C2-13 ± 0.5% و خازن های میکا با دقت 2±% استفاده شده است. استفاده از این نوع مقاومت ها به دلیل وابستگی اندک مقاومت آنها به دما است. خازن های میکا نیز کمی به دما بستگی دارند و TKE پایینی دارند.

معایب LED ها

ارزش آن را دارد که به طور جداگانه روی LED ها صحبت کنید. استفاده از آنها در مدار ژنراتور سینوسی ناشی از بزرگی افت ولتاژ است که معمولاً در محدوده 1.2-1.5 ولت قرار دارد. این امکان به دست آوردن مقدار کافی از ولتاژ خروجی را فراهم می کند.

پس از اجرای مدار، در یک تخته نان، مشخص شد که به دلیل پراکندگی پارامترهای LED، لبه های سینوسی در خروجی ژنراتور متقارن نیستند. حتی در عکس بالا هم کمی محسوس است. علاوه بر این، اعوجاج جزئی در شکل سینوسی ایجاد شده ناشی از سرعت ناکافی LED ها برای فرکانس تولید 100 کیلوهرتز وجود داشت.

دیود 4148 به جای LED

ال ای دی ها با دیودهای 4148 مورد علاقه همه جایگزین شده اند. اینها دیودهای سیگنال پرسرعت مقرون به صرفه با سرعت سوئیچینگ کمتر از 4 ns هستند. در همان زمان، مدار کاملاً کاربردی باقی ماند، هیچ اثری از مشکلاتی که در بالا توضیح داده شد وجود نداشت و سینوسی شکل ایده آلی به دست آورد.

در نمودار زیر، عناصر پل شراب برای فرکانس نوسان 100 کیلوهرتز رتبه بندی شده اند. همچنین، مقاومت متغیر R5 با مقاومت های ثابت جایگزین شد، اما بعداً در مورد آن بیشتر شد.

برخلاف LED ها، ولتاژ افت می کند اتصال p-nدیودهای معمولی 0.6 ÷ 0.7 V است، بنابراین ولتاژ خروجی ژنراتور حدود 2.5 ولت بود. برای افزایش ولتاژ خروجی، می توان به جای یک دیود، به عنوان مثال، به صورت زیر چندین دیود را به صورت سری وصل کرد:

با این حال، افزایش تعداد عناصر غیر خطی، ژنراتور را بیشتر به دمای خارجی وابسته می کند. به همین دلیل تصمیم گرفته شد که از این روش صرف نظر شود و هر کدام از یک دیود استفاده شود.

جایگزینی یک مقاومت متغیر با ثابت

حالا در مورد ماشین اصلاح در ابتدا، یک مقاومت اصلاح کننده چند چرخشی 470 اهم به عنوان مقاومت R5 استفاده شد. این امکان کنترل دقیق مقدار ولتاژ خروجی را فراهم کرد.

هنگام ساخت هر ژنراتور، داشتن یک اسیلوسکوپ بسیار مطلوب است. مقاومت متغیر R5 مستقیماً بر تولید تأثیر می گذارد - هم دامنه و هم پایداری.

برای مدار ارائه شده، تولید تنها در محدوده کوچکی از مقاومت های این مقاومت پایدار است. اگر نسبت مقاومت بالاتر از مقدار مورد نیاز باشد، برش شروع می شود، به عنوان مثال. موج سینوسی در بالا و پایین قطع می شود. اگر کمتر باشد، شکل سینوسی شروع به تغییر شکل می کند و با کاهش بیشتر، تولید متوقف می شود.

همچنین بستگی به ولتاژ تغذیه مصرفی دارد. مدار توصیف شده در ابتدا بر روی یک آپ امپ LM833 با منبع تغذیه 9 ولت مونتاژ شد. سپس بدون تغییر مدار، آپ امپ با AD8616 جایگزین شد و ولتاژ تغذیه ± 2.5 ولت (حداکثر برای این آپ امپ) بود. در نتیجه چنین جایگزینی، سینوسی در خروجی قطع شد. انتخاب مقاومت ها به ترتیب به جای 150 و 330، مقادیر 210 و 165 اهم را نشان می دهد.

نحوه انتخاب مقاومت "با چشم"

در اصل، می توانید مقاومت تریمر را نیز ترک کنید. همه اینها به دقت مورد نیاز و فرکانس سیگنال سینوسی تولید شده بستگی دارد.

برای انتخاب خود، ابتدا باید یک مقاومت اصلاحی با مقدار اسمی 200-500 اهم نصب کنید. با اعمال سیگنال خروجی ژنراتور به اسیلوسکوپ و چرخاندن مقاومت تریمر، به لحظه ای برسید که محدودیت شروع می شود.

سپس، با کاهش دامنه، موقعیتی را پیدا کنید که شکل سینوسی در آن بهترین خواهد بود.حالا می توانید صاف کننده را از لحیم خارج کنید، مقادیر مقاومت به دست آمده را اندازه بگیرید و تا حد امکان لحیم کنید.

اگر به یک مولد موج سینوسی صوتی نیاز دارید، می توانید بدون اسیلوسکوپ این کار را انجام دهید. برای انجام این کار، مجدداً، بهتر است به لحظه ای برسیم که سیگنال از طریق گوش به دلیل قطع شدن شروع به تغییر شکل می کند و سپس دامنه را کاهش می دهد. باید تا زمانی که اعوجاج از بین برود کاهش یابد و سپس کمی بیشتر شود. این امر ضروری است زیرا از طریق گوش همیشه نمی توان اعوجاج ها را حتی در 10٪ مشاهده کرد.

تقویت اضافی

ژنراتور سینوسی روی یک آپمپ دوگانه مونتاژ شد و نیمی از ریزمدار در هوا معلق ماند. بنابراین، منطقی است که از آن تحت یک تقویت کننده ولتاژ قابل تنظیم استفاده کنید. این امکان انتقال مقاومت متغیر را از مدار اضافی سیستم عامل اسیلاتور به مرحله تقویت کننده ولتاژ برای تنظیم ولتاژ خروجی فراهم کرد.

استفاده از اضافی مرحله تقویت کنندهتطابق بهتر خروجی ژنراتور با بار را تضمین می کند. طبق مدار تقویت کننده غیر معکوس کلاسیک ساخته شده است.

رتبه‌بندی‌های نشان‌داده‌شده به شما امکان می‌دهند بهره را از ۲ به ۵ تغییر دهید. در صورت لزوم، رتبه‌بندی‌ها را می‌توان برای کار مورد نیاز دوباره محاسبه کرد. سود مرحله با نسبت تنظیم می شود:

K = 1 + R2 / R1

مقاومت R1 مجموع مقاومت های متغیر و ثابت سری متصل می شود. به یک مقاومت ثابت نیاز است تا بهره در حداقل موقعیت دستگیره مقاومت متغیر به بی نهایت نرود.

چگونه خروج را توانمند کنیم

ژنراتور قرار بود با بار کم امپدانس چند اهم کار کند. البته هیچ آپ امپ کم مصرفی قادر به ارائه جریان مورد نیاز نخواهد بود.

برای روشن کردن، یک تکرار کننده در TDA2030 در خروجی ژنراتور قرار دارد. تمام خوبی های این کاربرد این ریز مدار در مقاله شرح داده شده است.

و مدار کل ژنراتور سینوسی با یک تقویت کننده ولتاژ و یک دنبال کننده در خروجی در واقع به این صورت است:

ژنراتور سینوسی روی پل Wien را می توان روی خود TDA2030 به عنوان یک آپ امپ مونتاژ کرد. این همه به دقت مورد نیاز و فرکانس انتخابی تولید بستگی دارد.

اگر الزامات خاصی برای کیفیت تولید وجود ندارد و فرکانس مورد نیاز از 80-100 کیلوهرتز تجاوز نمی کند، اما قرار است روی بار کم امپدانس کار کند، این گزینه برای شما ایده آل است.

نتیجه

ژنراتور پل وین تنها راه برای تولید سینوسی نیست. اگر به تثبیت فرکانس با دقت بالا نیاز دارید، بهتر است به سمت نوسانگرهایی با تشدید کننده کوارتز نگاه کنید.

با این حال، طرح توصیف شده برای اکثریت قریب به اتفاق مواردی که نیاز به به دست آوردن یک سیگنال سینوسی پایدار، هم از نظر فرکانس و هم از نظر دامنه، مناسب است.

تولید خوب است، اما چگونه می توان مقدار ولتاژ AC فرکانس بالا را به دقت اندازه گیری کرد؟ برای این، یک مدار نامیده می شود.

مواد به طور انحصاری برای سایت آماده شده است