Kettős T-híd frekvencia szelektív áramkör és LT3080 lineáris feszültségszabályozó segítségével kettős T-híd generátor építhető alacsony harmonikus torzítással és kimeneti teljesítmény szabályozással.

Az AC tesztberendezések gyakran alacsony harmonikus torzítású jelforrást igényelnek a műszerek teszteléséhez. Általános gyakorlat, hogy referenciaként alacsony torzítású jelgenerátort használnak, amely táplálja a teljesítményerősítőt és meghajtja a DUT-t. Ez az ötlet kevésbé nehézkes alternatívát kínál.

ábrán. Az 1. ábra egy generátort mutat, amely alacsony torzítású szinuszos jelet állít elő, és képes szabályozni a kimeneti jel teljesítményét. A nagy teljesítményű generátor két fő részből áll: egy kettős T-híd áramkörből és egy nagy teljesítményű, alacsony kiesésű szabályozóból. A kettős T-híd áramkör úgy működik, mint két párhuzamosan kapcsolt T-típusú szűrő: egy aluláteresztő szűrő és egy felüláteresztő szűrő.

A kettős T-híd áramkör nagy frekvenciaszelektivitással rendelkezik, mint rovátkolt szűrő. Az alacsony kiesés szabályzója felerősíti a jelet és szabályozza a terhelést. Az ebben az áramkörben használt szabályozó belső referencia áramforrást tartalmaz feszültségkövetővel. Az erősítés a Set lábtól az Out pinig egy, az áramforrás pedig egy 10 µA stabil áramforrás. A Set érintkezőhöz csatlakoztatott RSET ellenállás programozza a DC feszültség kimeneti szintjét. Dupla T-híd áramkör csatlakoztatása az Out és Set érintkezők közé, aminek következtében a szűrő csillapítja mind a magas, mind a alacsony frekvenciák, ahhoz a tényhez vezet, hogy a megfelelő frekvenciájú jel rezonancia frekvencia szűrő, akadálytalanul áthalad rajta. Az ellenállások és a kondenzátorok beállítják a szűrő középfrekvenciáját, f0: f0 = 1 / (2πRC).

A kettős T-híd áramkör kis jelelemzése azt mutatja, hogy a maximális erősítés a középső frekvencián figyelhető meg. A maximális generátor nyereség kettős T-hídon 1-ről 1,1-re nő, ahogy a K-tényező kettőről ötre nő (2. ábra). A maximális erősítés csökken, ha a K-tényező nagyobb, mint 5. Ezért gyakori, hogy három és öt közötti K-tényezőt választanak, hogy egységnyinél nagyobb erősítést érjenek el. A stabil oszcilláció fenntartásához a hurokerősítésnek egyenlőnek kell lennie az egységgel. Így egy potenciométerre van szükség a hurokerősítés csökkentésére és a kimeneti jel amplitúdójának szabályozására.

A kettős T-hídra épülő generátor induktív, kapacitív és rezisztív terhelés... Az alacsony kiesés szabályozó áramkorlátozása, amely a Linear Technology LT3080 esetében 1,1 A, az egyetlen korlát a generátor terhelésszabályozási képességében. A terhelési jellemzők pedig korlátozzák a frekvenciatartományt. Például egy 10 ohmos terhelés 4,7 μF kimeneti kondenzátorral 7%-os THD-t eredményez 8 kHz feletti frekvenciákon, míg 400 Hz-en a Kg csak 0,1% az ábra szerinti áramkörben. 3. A kettős T-híd generátora ugyanolyan lineáris terhelésvezérlési teljesítménnyel rendelkezik, mint maga az LT3080. Ezenkívül széles hőmérsékleti tartományban működik.

Az automatikus erősítés szabályozással lehetőség van a potenciométer cseréjére izzólámpára (3. ábra) vagy MOSFET feszültségvezérelt csatornájára (4. ábra). Az izzólámpa ellenállása a generátor kimeneti jelének amplitúdójának növekedésével nő, ami önmelegítő hatást eredményez, így követi a kimenő jel generálását szabályozó erősítést. ábrán. A 4. ábrán látható, hogy a kimeneti feszültség csúcsértékének Zener-diódával történő detektálásával a MOSFET csatornaellenállása az oszcillátor kimeneti jelének amplitúdójának növekedésével csökken. A hurokerősítést a jelgenerálás szabályozása is csökkenti.

ábrán. Az 5. ábra egy generátor hullámformájának vizsgálatát mutatja kettős T-hídon, izzólámpával. A kimenet csúcstól csúcsig 4 V csúcstól csúcsig jelre van hangolva 5 VDC előfeszítéssel (6. ábra). A kettős T-hídon lévő generátor generálási frekvenciája 400 Hz, harmonikus torzítása pedig 0,1%. a legjelentősebb hozzájárulás a második harmonikustól származik, amelynek amplitúdója kisebb, mint 4 mV csúcstól csúcsig. ábrán. A 6. ábra egy kettős T-híd oszcillátor hullámformájának tesztjét mutatja MOSFET segítségével. Kg 1% volt 40 mV csúcstól-csúcsig második harmonikus amplitúdónál.

A bekapcsolási tranziensek eltérőek fontos szempont generátor. Mindkét sémában nincsenek más típusú generátorokra jellemző ultraalacsony frekvenciájú oszcillációk. A jel alakzatai az ábrán. 7. és 3. ábra. A 8 alacsony bekapcsolási túllépést jelez. A MOSFET stabilizálást használó oszcillátor gyorsabb, mint az izzólámpa stabilizálást alkalmazó oszcillátor, mivel az izzólámpának nagyobb a tehetetlensége a hőmérséklet változásaival.

Ez az áramkör DC feszültségvezérelt forrásként használható váltakozó feszültség alacsony torzítást és a kimeneti teljesítmény szabályozási képességét igénylő alkalmazásokban.

Szinuszos oszcillátor könnyen összeszerelhető műveleti erősítőre. Az ábra mutatja kördiagramm egy ilyen generátor, amely 400 Hz frekvenciájú jelet állít elő.

Téglalap alakú impulzusok csomagjai adott számú impulzussal egy csomagban kényelmesen használható digitális eszközök hibakeresése során.

A rádióamatőr gyakorlatban gyakran szükséges nagy osztási arányú frekvenciaosztók(1000 ... 10 000 és több). Általában ehhez vagy 4-5 számláló-osztót használnak 10-el, vagy a K561IE15 mikroáramkört.

A generátor, melynek diagramja az 1. ábrán látható, többféleképpen használható átalakítók egyfázisú feszültség háromfázisúvá. Ez egyszerűbb, mint a leírtak.

A javasolt rendszer kétségtelen előnye az egyszerűség. Szokatlansága ellenére megjelenés, a séma elég megbízható, a szerző kb 2 éve használja.

Állítható négyzethullám generátor

Ez az eszköz különféle automatizálási eszközökben talál alkalmazást terhelési áramkörök szakaszos árammegszakítására, ill impulzusok generálására széles ismétlési periódussal és időtartammal. Impulzusteljesítmény arány elérheti a több ezret, az ismétlési időszak és időtartamuk - több tíz másodperc.

Készítsen egyszerű szinuszos generátor kellően magas frekvencián működni nem könnyű feladat. A jól ismert Wien-híddal rendelkező generátorok lehetővé teszik 1 MHz-nél nem nagyobb frekvenciájú oszcillációk generálását, és még akkor is, ha K544, K574 sorozatú nagy sebességű műveleti erősítőket használnak, és legfeljebb 50 kimeneti szinttel. ... 100 mV.

Az ábra mutatja egyszerű kristályoszcillátor áramkör amely bármelyiken összegyűjthető logikai elem"ÉS - NEM", amely a K155 sorozat bármely mikroáramkörének része.

Ez az egyszerű készülék feszültségvezérelt generátor (VCO). Alkalmazható az állandó feszültség nagyságának hallható jelzésére változó frekvenciájú hangon. A VCO alapja (lásd az ábrát) a DA1 integrátor és a Schmitt trigger a DD1.1, DD1.2 elemeken.

A generátor (lásd az ábrát) jó linearitású fűrészfog feszültséget biztosít.
Tranzisztor T1 generátor ellenállással R1 az emitter áramkörben több megaohm kimeneti ellenállású áramforrás. Ennek a forrásnak az árama tölti a kondenzátort C2.

Funkcionális generátor speciális IC 8038 mikroáramkörre szerelhető.Az ICL8038 egy olyan integrált áramkör, amely képes szinuszos, téglalap, háromszög alakú, fűrészfogú impulzusok előállítására. Teljesen működőképes munkához generátor mikroáramkörök minimális számú külső komponens szükséges.

A jelgenerátorok olyan eszközök, amelyeket elsősorban adók tesztelésére terveztek. Ezenkívül a szakértők az analóg konverterek jellemzőinek mérésére használják őket. A modelladók tesztelése jel szimulálásával történik. Ez annak ellenőrzéséhez szükséges, hogy a készülék megfelel-e az aktuális szabványoknak. A jel közvetlenül a készülékbe küldhető tiszta forma vagy torzítással. A csatornák közötti sebessége nagyon eltérő lehet.

Hogy néz ki egy generátor?

Ha figyelembe vesszük a jelgenerátor hagyományos modelljét, akkor az előlapon egy képernyő látható. Az ingadozások nyomon követéséhez és az ellenőrzéshez szükséges. A képernyő tetején egy szerkesztő található, amelyből választhat különféle funkciókat... Tovább lent a SevenSor, amely az oszcillációs frekvenciát mutatja. A mód vonala alatta található. A jel amplitúdója vagy eltolási szintje két gombbal állítható. Van egy külön mini-panel a fájlokkal való munkavégzéshez. Segítségével a teszteredmények elmenthetők vagy azonnal megnyithatók.

Annak érdekében, hogy a felhasználó módosítani tudja a mintavételi frekvenciát, a generátor rendelkezik egy speciális szabályozóval. Számértékekkel gyorsan szinkronizálhat. A jelkimenetek általában a készülék alján, a képernyő alatt találhatók. Van egy gomb is a generátor indításához.

Házi készítésű készülékek

A jelgenerátor saját kezű készítése meglehetősen problematikus az eszköz összetettsége miatt. A szelektort tekintik a fő berendezésnek. A modellben meghatározott számú csatornához tervezték. A készülékben általában két mikroáramkör található. Az oszcillátornak szüksége van egy szintetizátorra a frekvencia beállításához. Ha figyelembe vesszük a többcsatornás eszközöket, akkor a hozzájuk tartozó mikrokontrollerek alkalmasak a KN148 sorozathoz. A konverterek csak analóg típusúak.

Szinuszos jeleszközök

A mikroáramkör szinuszos generátora meglehetősen egyszerűt használ. Ebben az esetben az erősítők csak működési típusúak használhatók. Ez szükséges a normál jelátvitelhez az ellenállásokról a kártyára. A rendszerben legalább 200 Ohm névleges értékű potenciométerek találhatók. Az impulzusok munkaciklusának mutatója a generálási folyamat sebességétől függ.

Az eszköz rugalmas konfigurálásához többcsatornás egységek vannak telepítve. a szinuszgenerátor cseréje a forgó vezérléssel történik. Vevők tesztelésére csak a moduláló típushoz alkalmas. Ez azt sugallja, hogy a generátornak legalább öt csatornával kell rendelkeznie.

Alacsony frekvenciájú generátor áramkör

Az alacsony frekvenciájú jelgenerátor (vázlatosan az alábbiakban látható) analóg ellenállásokat tartalmaz. A potenciométereket csak 150 ohmra szabad beállítani. Az impulzusérték megváltoztatásához a KK202 sorozat modulátorait használják. Generáció be ebben az esetben kondenzátorokon megy keresztül. Az áramkör ellenállásai között áthidalónak kell lennie. A két kivezetés megléte lehetővé teszi egy (alacsony frekvenciájú) kapcsoló beépítését a jelgenerátorba.

Hogyan működik a Beep modell

A frekvenciagenerátor csatlakoztatásakor először a feszültséget a választóra kapcsolják. További váltakozó áramáthalad egy csomó tranzisztoron. Az átalakítás után a kondenzátorok bekapcsolnak. A rezgések egy mikrokontroller segítségével tükröződnek a képernyőn. A vágási frekvencia beállításához speciális érintkezőkre van szükség a mikroáramkörön.

A maximális kimeneti teljesítmény ebben az esetben a generátor hangjelzés elérheti a 3 GHz-et, de a hiba minimális legyen. Ehhez egy korlátozó van felszerelve az ellenállás közelében. A fáziszajt a csatlakozón keresztül veszi fel a rendszer. A fázismodulációs index kizárólag az aktuális konverziós aránytól függ.

Vegyes jelű kapcsolási rajz

Szabványos séma Az ilyen típusú generátorok többcsatornás választóval rendelkeznek. Ebben az esetben ötnél több kimenet van a panelen. Ebben az esetben a maximális frekvencia 70 Hz-re állítható. A kondenzátorok számos modellben kaphatók 20 pF maximális kapacitással. Az ellenállásokat leggyakrabban 4 ohm névleges értékkel kapcsolják be. Az első mód beállítási ideje átlagosan 2,5 s.

Az átviteli korlátozó jelenléte miatt az egység fordított teljesítménye elérheti a 2 MHz-et. A spektrum frekvenciája ebben az esetben modulátorral állítható be. A kimeneti impedanciához külön kimenetek állnak rendelkezésre. az áramkör szintje 2 dB-nél kisebb. Átalakítók erre szabványos rendszerek vannak PP201 sorozatok.

Tetszőleges hullámforma eszköz

Ezeket az eszközöket kisebb hibákra tervezték. Rugalmas szekvencia mód biztosított bennük. A szabványos választósémának hat csatornája van. A minimális frekvencia beállítás 70 Hz. Generátor pozitív impulzusok ebből a típusbólészlelik. Az áramkörben lévő kondenzátorok kapacitása legalább 20 pF. A készülék akár 5 ohm kimeneti impedanciát is képes kezelni.

A szinkronizálási paramétereket tekintve ezek a jelgenerátorok egészen mások. Ez általában a csatlakozó típusának köszönhető. Ennek eredményeként a felfutási idő 15 ns és 40 ns között mozog. A modellekben két mód van (lineáris és logaritmikus). Segítségükkel az amplitúdó megváltoztatható. A frekvenciahiba ebben az esetben kevesebb, mint 3%.

Összetett jelek módosítása

Az összetett jelek módosításához a szakemberek csak többcsatornás szelektorokat használnak a generátorokban. Hiba nélkül fel vannak szerelve erősítőkkel. A szabályozók az üzemmódok megváltoztatására szolgálnak. Az átalakítónak köszönhetően az áram 60 Hz-től állandóvá válik. Az emelkedési idő átlagosan nem haladhatja meg a 40 ns-t. Erre a célra a kondenzátor minimális kapacitása 15 pF. A rendszer jel ellenállását 50 ohm tartományban kell érzékelni. A torzítás 40 kHz-en általában 1%. Így generátorok használhatók a vevők tesztelésére.

Generátorok beépített szerkesztőkkel

Az ilyen típusú jelgenerátorok beállítása nagyon egyszerű. A bennük lévő szabályozók négy pozícióra vannak kialakítva. Így a vágási frekvencia szintje állítható. Ha a telepítési időről beszélünk, akkor sok modellben ez 3 ms. Ezt mikrokontrollerekkel érik el. A táblához jumperekkel csatlakoznak. Az ilyen típusú generátorokba sávszélesség-korlátozó nincs telepítve. Az eszközdiagram szerinti átalakítók a szelektorok mögött találhatók. A szintetizátorokat ritkán használják modellekben. A készülék maximális kimeneti teljesítménye 2 MHz. A hiba ebben az esetben csak 2% megengedett.

Digitális kimenettel rendelkező készülékek

A digitális kimenetekkel és csatlakozókkal rendelkező jelgenerátorok a KR300 sorozattal vannak felszerelve. Az ellenállások pedig legalább 4 ohm névleges értékkel kapcsolódnak be. Így az ellenállás belső ellenállása magas marad. A 15 V-nál nem nagyobb teljesítményű vevőkészülékek alkalmasak ezeknek az eszközöknek a tesztelésére, a konverterhez való csatlakozás csak jumpereken keresztül történik.

A generátorok szelektorai három- és négycsatornásak. A szabványos áramkörben lévő mikroáramkör általában KA345 típusú. A mérőkapcsolók csak forgókapcsolókat használnak. Az impulzusmoduláció a generátorokban meglehetősen gyorsan megy végbe, és ez a magas átviteli együttható miatt érhető el. Vegye figyelembe az alacsony, 10 dB-es szélessávú zajszintet is.

Magas órajelű modellek

A nagyfrekvenciás jelgenerátor nagy teljesítményű. Belső ellenállás, átlagosan 50 ohmot képes ellenállni. Az ilyen modellek sávszélessége általában 2 GHz. Ezenkívül szem előtt kell tartani, hogy a kondenzátorokat legalább 7 pF kapacitással használják. Így a maximális áramerősség 3 A marad. A rendszerben a torzítás maximum 1% lehet.

Az erősítők általában csak a működési típusú generátorokban találhatók. A láncban a határolók az elején és a végén vannak felszerelve. A jelek típusának kiválasztásához csatlakozó található. A mikrokontrollerek leggyakrabban az RRK211 sorozatból találhatók. A választót legalább hat csatornára tervezték. Az ilyen készülékekben forgó szabályozók állnak rendelkezésre. A maximális vágási frekvencia 90 Hz-re állítható.

Logikai jelgenerátorok működése

Ezek a jelgenerátor-ellenállások legfeljebb 4 ohm névlegesek. Ugyanakkor a belső ellenállást meglehetősen magasan tartják. A jelátviteli sebesség csökkentésére típusok vannak beállítva. A panelen általában három csap található. A sávszélesség-korlátozókhoz való csatlakozás csak jumpereken keresztül történik.

A készülékek kapcsolói forgathatóak. Két mód közül lehet választani. Az ilyen típusú jelgenerátorok fázismodulációra használhatók. Szélessávú zajparaméterük nem haladja meg az 5 dB-t. A frekvenciaeltérés általában 16 MHz körül van. A hátrányok közé tartozik a hosszú emelkedési és esési idő. Ennek oka az alacsony áteresztőképesség mikrokontroller.

Generátor áramkör MX101 modulátorral

Az ilyen modulátorral ellátott szabványos generátoráramkör öt csatorna számára biztosít választót. Ez lehetővé teszi a lineáris üzemmódban történő munkát. A maximális amplitúdó alacsony terhelésnél 10 csúcson marad. DC offset ritka. A kimeneti áram paramétere 4 A körül van. A frekvenciahiba maximum 3%-ot érhet el. Az ilyen modulátorokkal rendelkező oszcillátorok átlagos felfutási ideje 50 ns.

A meander hullámformát a rendszer érzékeli. Ezzel a modellel legfeljebb 5 V-os vevőkészülékeket tesztelhet. A logaritmikus sweep mód lehetővé teszi, hogy sikeresen dolgozzon különféle mérőműszerekkel. A hangolási sebesség a panelen simán változtatható. A nagy kimeneti ellenállás miatt a terhelés lekerül az átalakítókról.

A különféle stabil frekvenciák generátora szükséges laboratóriumi berendezés. Sokan vannak az interneten áramkörök, de vagy erkölcsileg elavultak, vagy nem biztosítanak kellően széles frekvencialefedettséget. Az itt leírt eszköz egy ASIC kiváló minőségű teljesítményén alapul XR2206... A generátor által átfedett frekvenciatartomány lenyűgöző: 1 Hz - 1 MHz!XR2206kiváló minőségű szinuszos, négyszögletes és háromszög alakú, nagy pontosságú és stabilitású hullámformák generálására képes. A kimeneti jelek amplitúdó- és frekvenciamodulációval is rendelkezhetnek.

Generátor paraméterei

Szinuszos jel:

Amplitúdó: 0 - 3V 9V tápellátással
- Torzítás: kevesebb, mint 1% (1 kHz)
- Laposság: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

Négyzetes hullám:

Amplitúdó: 8V 9V tápellátással
- Felfutási idő: kevesebb, mint 50 ns (1 kHz-en)
- Esési idő: kevesebb, mint 30 ns (1 kHz-en)
- Kiegyensúlyozatlanság: kevesebb, mint 5% (1 kHz)

Háromszög jel:

Amplitúdó: 0 - 3V 9V tápellátással
- Nemlinearitás: kevesebb, mint 1% (100 kHz-ig)

Sémák és PP

Nyomtatott áramköri lapok rajzai

A durva frekvenciaszabályozás 4 állású kapcsolóval történik a frekvenciatartományokhoz; (1) 1 Hz-100 Hz, (2) 100 Hz-20 kHz, (3) 20 kHz-1 MHz (4) 150 kHz-1 MHz. Annak ellenére, hogy az áramkörben a 3 megahertz felső határa van feltüntetve, a garantált határfrekvencia pontosan 1 MHz, akkor előfordulhat, hogy a generált jel kevésbé stabil.

A rádióamatőr gyakorlatban gyakran szükséges szinuszos oszcillátort használni. Sokféleképpen használható. Nézzük meg, hogyan hozhatunk létre egy szinuszos jelgenerátort a Wien hídon stabil amplitúdóval és frekvenciával.

Ez a cikk egy szinuszos generátor áramkör tervezését írja le. A kívánt frekvenciát programozottan is előállíthatja:

Összeszerelés és üzembe helyezés szempontjából a legkényelmesebb a szinuszos jelgenerátor egy változata a Wien-hídra épített generátor, egy modern műveleti erősítőn (OA).

A bor hídja

Maga a Wien Bridge egy sávszűrő, amely kettőből áll. Hangsúlyozza a középső frekvenciát, és elnyomja a többi frekvenciát.

A hidat Max Wien találta fel még 1891-ben. Egy sematikus diagramon magát a bécsi hidat általában a következőképpen ábrázolják:

A kép a Wikipédiából kölcsönzött

A Wien-hídon a kimeneti feszültség és a bemeneti feszültség aránya van b = 1/3 ... azt fontos pont, mert ez az együttható határozza meg a stabil generálás feltételeit. De erről majd később

Hogyan kell kiszámítani a frekvenciát

A Wien-hídon gyakran építenek oszcillátorokat és induktivitásmérőket. Annak érdekében, hogy ne bonyolítsák az életüket, általában használják R1 = R2 = R és C1 = C2 = C ... Ez leegyszerűsítheti a képletet. A híd alapfrekvenciáját a következő arányból számítjuk ki:

f = 1/2πRC

Szinte minden szűrő felfogható frekvenciafüggő feszültségosztónak. Ezért az ellenállás és a kondenzátor értékeinek kiválasztásakor kívánatos, hogy a rezonanciafrekvencián a kondenzátor (Z) komplex ellenállása egyenlő legyen, vagy legalább azonos nagyságrendű legyen az ellenállás ellenállásával. .

Zc = 1/ωC ​​= 1/2πνC

ahol ω (omega) - ciklikus frekvencia, ν (nu) - vonal frekvencia, ω = 2πν

Wine Bridge és műveleti erősítő

Maga a Wien-híd nem jelgenerátor. A generáláshoz pozitív áramkörbe kell helyezni. Visszacsatolás műveleti erősítő. Egy ilyen autogenerátor tranzisztorra is építhető. De a műveleti erősítő használata egyértelműen megkönnyíti az életet és jobb teljesítményt nyújt.

C fokozat megszerzése

A Borhídnak van áteresztőképessége b = 1/3 ... Ezért a generálás feltétele, hogy a műveleti erősítőnek három erősítést kell biztosítania. Ebben az esetben a Wien híd átviteli együtthatóinak és az op-amp erősítésének szorzata 1-et ad. És a megadott frekvencia stabil generálása lesz.

Ha a világ ideális lenne, akkor a negatív visszacsatoló áramkör ellenállásaival beállítva a szükséges erősítést, kész generátort kapnánk.

Ez egy nem invertáló erősítő, és az erősítését a következőképpen adja meg:K = 1 + R2 / R1

De sajnos a világ nem tökéletes. ... A gyakorlatban kiderül, hogy a generálás megkezdéséhez szükséges, hogy már a kezdeti pillanatban a koeff. A nyereség valamivel több volt, mint 3, majd a stabil generációnál 3-mal maradt.

Ha az erősítés kisebb, mint 3, akkor a generátor leáll, ha több, akkor a tápfeszültség elérése után a jel torzulni kezd, és telítés lép fel.

Telítéskor a kimenet az egyik tápfeszültséghez közeli feszültséget tart fenn. És véletlenszerű kaotikus váltás történik a tápfeszültségek között.

Ezért amikor oszcillátort építenek a Wien hídra, a negatív visszacsatoló áramkörben egy nemlineáris elemet használnak, amely szabályozza az erősítést. Ebben az esetben a generátor kiegyensúlyozza magát, és a generációt ugyanazon a szinten tartja.

Amplitúdó stabilizálás izzólámpán

Az op-erősítő Wien hídján lévő generátor legklasszikusabb változatában egy miniatűr alacsony feszültségű izzólámpát használnak, amelyet ellenállás helyett telepítenek.

Amikor bekapcsol egy ilyen generátort, az első pillanatban a lámpa spirálja hideg és kicsi az ellenállása. Ez segít a generátor beindításában (K> 3). Majd ahogy felmelegszik, a tekercs ellenállása növekszik és az erősítés csökken, amíg el nem éri az egyensúlyt (K = 3).

A pozitív visszacsatolási hurok, amelyben a bécsi hidat elhelyezték, változatlan marad. A generátor általános sematikus diagramja a következő:

Az op-amp pozitív visszacsatoló elemei határozzák meg az oszcillációs frekvenciát. A negatív visszacsatolás elemei pedig az erősítés.

A villanykörte vezérlőelemként való használatának ötlete nagyon érdekes, és a mai napig használatos. De sajnos az izzónak számos hátránya van:

• izzó és R * áramkorlátozó ellenállás kiválasztása szükséges.
• a generátor rendszeres használatával egy villanykörte élettartama általában néhány hónapra korlátozódik
• az izzó szabályozási tulajdonságai a helyiség hőmérsékletétől függenek.

Egy másik érdekes lehetőség a közvetlen tüzelésű termisztor használata. Valójában az ötlet ugyanaz, csak az izzóspirál helyett termisztort használnak. A probléma az, hogy először meg kell találni, és újra fel kell venni az áramkorlátozó ellenállásokat.

Amplitúdó stabilizálás LED-eken

A szinuszos jelgenerátor kimeneti feszültségének amplitúdójának stabilizálására hatékony módszer az op-amp LED ( VD1 és VD2 ).

A fő nyereséget az ellenállások állítják be R3 és R4 ... A többi elem ( R5 , R6 és LED-ek) kis tartományban állítják be az erősítést, stabilan tartva a generációt. Ellenállás R5 a kimeneti feszültség értékét körülbelül 5-10 V tartományban állíthatja be.

A kiegészítő operációs rendszer áramkörében célszerű alacsony ellenállású ellenállásokat használni ( R5 és R6 ). Ez lehetővé teszi, hogy jelentős áram (akár 5 mA) áthaladjon a LED-eken, és azok optimális üzemmódban lesznek. Még világítani is fognak egy kicsit :-)

A fenti ábrán a bécsi híd elemei 400 Hz-es frekvenciára készültek, azonban a cikk elején bemutatott képletek segítségével bármely más frekvenciára könnyen átszámolhatók.

A generálás és az alkalmazott elemek minősége

Fontos, hogy az op-amp biztosítani tudja a generáláshoz szükséges áramot és megfelelő frekvencia sávszélességgel rendelkezzen. A népi TL062 és TL072 op-erősítőként történő használata nagyon szomorú eredményeket hozott 100 kHz-es generálási frekvencián. Nehéz volt szinuszosnak nevezni a hullámformát, inkább háromszög alakú volt. A TDA 2320 használata még rosszabb eredményt adott.

De az NE5532 kiváló oldalról mutatja magát, a kimeneten olyan jelet produkál, amely nagyon hasonlít a szinuszos jelhez. Az LM833 is tökéletesen megbirkózott a feladattal. Tehát az NE5532 és az LM833 ajánlott megfizethető és széles körben elterjedt, kiváló minőségű op erősítőkként. Noha csökkenő frekvenciával, a többi műveleti erősítő sokkal jobban érzi magát.

A generálási frekvencia pontossága közvetlenül függ a frekvenciafüggő áramkör elemeinek pontosságától. És ebben az esetben nem csak a rajta lévő felirat elem megnevezésének megfelelősége a fontos. A pontosabb alkatrészek jobb értékstabilitást mutatnak a hőmérséklet változásainál.

A szerző változatában ± 0,5%-os C2-13 ellenállást és ± 2%-os pontosságú csillámkondenzátorokat használtak. Az ilyen típusú ellenállások használata az ellenállásuk hőmérséklettől való csekély függésének köszönhető. A csillámkondenzátorok szintén kevéssé függenek a hőmérséklettől, és alacsony a TKE-jük.

A LED-ek hátrányai

A LED-ekkel érdemes külön foglalkozni. Szinuszos generátor áramkörben való alkalmazásukat a feszültségesés nagysága okozza, amely általában 1,2-1,5 V tartományba esik. Ez lehetővé teszi a kimeneti feszültség kellően magas értékének elérését.

Az áramkör megvalósítása után egy kenyértáblán kiderült, hogy a LED paraméterek szórása miatt a generátor kimenetén lévő szinusz élei nem szimmetrikusak. Ez még a fenti képen is észrevehető. Ezen túlmenően a generált szinusz alakban enyhe torzulások jelentkeztek a LED-ek nem megfelelő sebessége miatt a 100 kHz-es generálási frekvenciához.

LED-ek helyett 4148-as diódák

A LED-eket mindenki kedvenc 4148-as diódájára cserélték, amelyek megfizethető, nagy sebességű jeldiódák, 4 ns-nál kisebb kapcsolási sebességgel. Ugyanakkor az áramkör teljesen működőképes maradt, a fent leírt problémáknak nyoma sem volt, és a szinusz ideális formát kapott.

Az alábbi ábrán a borhíd elemei 100 kHz-es rezgési frekvenciára vannak besorolva. Ezenkívül az R5 változó ellenállást állandóra cserélték, de erről később.

A LED-ekkel ellentétben a feszültség csökken p-n csomópont a hagyományos diódák 0,6 ÷ 0,7 V, tehát a generátor kimeneti feszültsége körülbelül 2,5 V volt. A kimeneti feszültség növelése érdekében több dióda is sorba köthető egy helyett, például így:

A nemlineáris elemek számának növelése azonban a generátort jobban függ a külső hőmérséklettől. Emiatt úgy döntöttek, hogy elhagyják ezt a megközelítést, és egy-egy diódát használnak.

Változó ellenállás cseréje konstansokkal

Most a trimmerről. Kezdetben egy 470 ohmos többfordulatú trimmer ellenállást használtak R5 ellenállásként. Lehetővé tette a kimeneti feszültség értékének pontos szabályozását.

Bármilyen generátor építésekor nagyon kívánatos egy oszcilloszkóp. Az R5 változó ellenállás közvetlenül befolyásolja a generálást - mind az amplitúdót, mind a stabilitást.

A bemutatott áramkör esetében a generálás csak ennek az ellenállásnak egy kis ellenállási tartományában stabil. Ha az ellenállási arány nagyobb a szükségesnél, akkor elkezdődik a nyírás, pl. a szinusz hullám felül és alul le lesz vágva. Ha kevesebb, akkor a szinusz alakja torzulni kezd, és további csökkenéssel a generáció leáll.

Ez a használt tápfeszültségtől is függ. A leírt áramkört eredetileg egy LM833 op-ampra szerelték össze, ± 9 V tápfeszültséggel. Ezután az áramkör megváltoztatása nélkül a műveleti erősítőket AD8616-ra cserélték, és a tápfeszültség ± 2,5 V volt (maximum ezeknél a műveleti erősítőknél). Egy ilyen csere eredményeként a kimeneten lévő szinusz le volt vágva. Az ellenállások kiválasztása 210 és 165 ohm értéket adott 150 és 330 helyett.

Hogyan válasszunk ellenállásokat "szemmel"

Elvileg elhagyhatod a trimmer ellenállást is. Mindez a szükséges pontosságtól és a generált szinuszjel frekvenciától függ.

Az önkiválasztáshoz először egy 200-500 Ohm névleges értékű vágóellenállást kell telepíteni. A generátor kimenőjelének az oszcilloszkópra való juttatásával és a trimmer ellenállásának elforgatásával érje el azt a pillanatot, amikor a korlátozás elkezdődik.

Ezután az amplitúdót csökkentve keresse meg azt a pozíciót, amelyben a szinusz alakja a legjobb lesz. Most már forraszthatja a trimmert, megmérheti a kapott ellenállásértékeket és forraszthatja a legközelebbi értékeket.

Ha audio szinuszgenerátorra van szüksége, akkor oszcilloszkóp nélkül is megteheti. Ehhez ismét jobb, ha elérjük azt a pillanatot, amikor a jel hallásra torzulni kezd a vágás miatt, majd csökkentjük az amplitúdót. Csökkenteni kell, amíg a torzítás el nem tűnik, majd még egy kicsit. Erre azért van szükség, mert füllel még 10%-ban sem mindig lehet elkapni a torzulásokat.

További erősítés

A szinuszgenerátort kettős op-erősítőre szerelték össze, és a mikroáramkör fele a levegőben maradt. Ezért logikus, hogy állítható feszültségű erősítő alatt használjuk. Ez lehetővé tette a változó ellenállás átvitelét az oszcillátor OS kiegészítő áramköréből a feszültségerősítő fokozatba a kimeneti feszültség beállításához.

Kiegészítő alkalmazása erősítő fokozat garantálja a generátor teljesítményének jobb illeszkedését a terheléshez. A klasszikus nem invertáló erősítő áramkör szerint épült.

A feltüntetett besorolások lehetővé teszik az erősítés 2-ről 5-re történő módosítását. Ha szükséges, a besorolások újraszámíthatók a szükséges feladathoz. A fokozat erősítését a következő arány határozza meg:

K = 1 + R2 / R1

Ellenállás R1 a sorosan kapcsolt változó és állandó ellenállások összege. Állandó ellenállásra van szükség, hogy az erősítés ne menjen a végtelenbe a változó ellenállás gombjának minimális helyzetében.

Hogyan erősítsük meg a kilépést

A generátornak több ohmos alacsony impedanciájú terhelésen kellett volna működnie. Természetesen egyetlen kis teljesítményű op-amp sem lesz képes a szükséges áram leadására.

A tápellátáshoz a TDA2030 jelismétlője a generátor kimenetén található. A cikkben a mikroáramkör alkalmazásának minden előnyét ismertetjük.

És így néz ki a teljes szinuszos generátor áramköre feszültségerősítővel és követővel a kimeneten:

A Wien hídon lévő szinuszgenerátor magára a TDA2030-ra szerelhető, mint op amp. Minden a szükséges pontosságtól és a generálás kiválasztott gyakoriságától függ.

Ha nincsenek különleges követelmények a generálás minőségére vonatkozóan, és a szükséges frekvencia nem haladja meg a 80-100 kHz-et, de feltételezhető, hogy alacsony impedanciájú terhelésen működik, akkor ez az opció ideális az Ön számára.

Következtetés

A bécsi hídgenerátor nem az egyetlen módja a szinuszoid létrehozásának. Ha nagy pontosságú frekvenciastabilizálásra van szüksége, akkor jobb, ha a kvarc rezonátorral ellátott oszcillátorok felé néz.

A leírt séma azonban alkalmas az esetek túlnyomó többségére, amikor mind frekvenciában, mind amplitúdójában stabil szinuszos jelet kell elérni.

A generálás jó, de hogyan lehet pontosan mérni a nagyfrekvenciás váltakozó feszültség nagyságát? Ehhez egy áramkört ún.

Kizárólag a helyszínre készült anyag