Izmantojot dubultā T veida tilta frekvences selektīvo ķēdi un LT3080 lineāro sprieguma regulatoru, var izveidot dubultu T veida tilta ģeneratoru ar zemu harmonisko kropļojumu un izejas jaudas kontroli.

Maiņstrāvas pārbaudes iekārtai bieži ir nepieciešams zemu harmonisko kropļojumu signāla avots, lai pārbaudītu instrumentus. Parasti kā atsauci tiek izmantots zema kropļojuma signāla ģenerators, kas baro jaudas pastiprinātāju un darbina DUT. Šī ideja piedāvā mazāk apgrūtinošu alternatīvu.

attēlā. 1 parāda ģeneratoru, kas rada zemu kropļojumu sinusoidālu signālu ar iespēju kontrolēt izejas signāla jaudu. Lieljaudas ģenerators sastāv no divām galvenajām daļām: dubultā T veida tilta ķēdes un lieljaudas, zemas atstarpes regulatora. Dubultā T veida tilta shēma darbojas kā divi paralēli savienoti T veida filtri: zemas caurlaidības filtrs un augstfrekvences filtrs.

Dubultā T veida tilta ķēdei ir augstas frekvences selektivitāte kā iecirtuma filtrs. Zemā atbiruma regulators pastiprina signālu un kontrolē slodzi. Šajā shēmā izmantotais regulators satur iekšēju atsauces strāvas avotu ar sprieguma sekotāju. Pastiprinājums no Iestatīšanas kontakta uz Out kontaktu ir viens, un strāvas avots ir 10 µA stabils strāvas avots. RSET rezistors, kas savienots ar Set tapu, programmē līdzstrāvas sprieguma izejas līmeni. Dubultās T veida tilta ķēdes pievienošana starp izejas un iestatīšanas tapām, liekot filtram vājināt gan augstu, gan zemas frekvences, noved pie tā, ka signāls ar frekvenci, kas atbilst rezonanses frekvence filtru, netraucēti iziet caur to. Rezistori un kondensatori nosaka filtra centrālo frekvenci, f0: f0 = 1 / (2πRC).

Neliela dubultā T veida tilta ķēdes signālu analīze parāda, ka maksimālais pastiprinājums tiek novērots centrālajā frekvencē. Maksimālais ģeneratora pastiprinājums uz dubultā T veida tilta palielinās no 1 līdz 1,1, palielinoties K koeficientam no diviem līdz pieciem (2. att.). Maksimālais pastiprinājums samazinās, ja K koeficients ir lielāks par 5. Tāpēc parasti K koeficientu izvēlas no trīs līdz pieciem, lai panāktu pieaugumu, kas ir lielāks par vienību. Lai saglabātu stabilas svārstības, cilpas pastiprinājumam jābūt vienādam ar vienotību. Tādējādi ir nepieciešams potenciometrs, lai samazinātu cilpas pastiprinājumu un kontrolētu izejas signāla amplitūdu.

Ģenerators, kura pamatā ir dubultā T veida tilts, var vadīt induktīvās, kapacitatīvās un pretestības slodze... Pašreizējais zemā pārtraukuma regulatora ierobežojums, kas ir 1,1 A Linear Technology LT3080, ir vienīgais ierobežojums ģeneratora slodzes kontroles iespējām. Slodzes raksturlielumi savukārt ierobežo frekvenču diapazonu. Piemēram, 10 omu slodze ar izejas kondensatoru 4,7 μF rada THD 7% frekvencēs virs 8 kHz, savukārt pie 400 Hz Kg ir tikai 0,1% ķēdei attēlā. 3. Ģeneratoram uz dubultā T veida tilta ir tāda pati lineārās slodzes kontroles veiktspēja kā pašam LT3080. Turklāt tas darbojas plašā temperatūras diapazonā.

Izmantojot automātisko pastiprinājuma vadību, potenciometru var aizstāt ar kvēlspuldzi (3. attēls) vai MOSFET sprieguma kontrolētu kanālu (4. attēls). Kvēlspuldzes pretestība palielinās, palielinoties ģeneratora izejas signāla amplitūdai, kā rezultātā rodas pašsasilšanas efekts, tādējādi izsekojot pastiprinājumu, kas kontrolē izejas signāla ģenerēšanu. attēlā. 4, nosakot izejas sprieguma maksimālo vērtību, izmantojot Zener diodi, MOSFET kanāla pretestība samazinās, palielinoties oscilatora izejas signāla amplitūdai. Cilpas pastiprinājums tiek samazināts arī, kontrolējot signāla ģenerēšanu.

attēlā. 5 parāda ģeneratora viļņu formas pārbaudi uz dubultā T veida tilta, izmantojot kvēlspuldzi. Izvade ir noregulēta uz 4V no maksimuma līdz maksimumam signālam no maksimuma līdz maksimumam pie 5 VDC novirzes (6. attēls). Ģeneratoram uz dubultā T veida tilta ģenerēšanas frekvence ir 400 Hz un harmoniskie kropļojumi Kg 0,1%. visbūtiskāko ieguldījumu sniedz otrā harmonika, kuras amplitūda ir mazāka par 4 mV no maksimuma līdz maksimumam. attēlā. 6 parāda dubultā T veida tilta oscilatora viļņu formas pārbaudi, izmantojot MOSFET. Kg bija 1% pie otrās harmonikas amplitūdas 40 mV no maksimuma līdz maksimumam.

Ieslēgšanas pārejas periodi ir atšķirīgi svarīgs aspektsģenerators. Abās shēmās nav īpaši zemas frekvences svārstību, kas raksturīgas cita veida ģeneratoriem. Signālu formas attēlā. 7 un att. 8 norāda zemu ieslēgšanas pārsniegumu. Oscilators, kas izmanto MOSFET stabilizāciju, ir ātrāks nekā oscilators, kas izmanto kvēlspuldzes stabilizāciju, jo kvēlspuldzei ir lielāka inerce ar temperatūras izmaiņām.

Šo ķēdi var izmantot kā līdzstrāvas sprieguma kontrolētu avotu maiņspriegums lietojumprogrammās, kurām nepieciešami zemi kropļojumi un iespēja kontrolēt izejas jaudu.

Sinusoidālais oscilators viegli montējams uz operatīvā pastiprinātāja. Attēlā redzams ķēdes shēmašāds ģenerators rada signālu ar frekvenci 400 Hz.

Taisnstūra impulsu paketes ar noteiktu impulsu skaitu paketē, to ir ērti izmantot digitālo ierīču atkļūdošanai.

Radioamatieru praksē tas bieži vien ir nepieciešams frekvenču dalītāji ar augstu dalīšanas koeficientu(1000 ... 10000 un vairāk). Parasti šim nolūkam tiek izmantoti 4-5 skaitītāji-dalītāji ar 10, vai mikroshēma K561IE15.

Ģeneratoru, kura diagramma parādīta 1. att., var izmantot dažādos pārveidotāji vienfāzes spriegums uz trīsfāzu. Tas ir vienkāršāk nekā aprakstīts.

Piedāvātās shēmas neapšaubāma priekšrocība ir tās vienkāršība. Neskatoties uz neparasto izskats, shēma ir diezgan uzticama, autors to izmanto apmēram 2 gadus.

Regulējams kvadrātviļņu ģenerators

Šī ierīce atradīs pielietojumu dažādās automatizācijas ierīcēs periodiskiem strāvas pārtraukumiem slodzes ķēdēs vai impulsu ģenerēšanai ar ļoti mainīgu atkārtošanās periodu un ilgumu. Impulsa jaudas attiecība var sasniegt vairākus tūkstošus, to atkārtošanās periods un ilgums - desmitiem sekunžu.

Izveidojiet nekomplicētu sinusoidālo viļņu ģenerators darboties pietiekami augstās frekvencēs nav viegls uzdevums. Labi pazīstami ģeneratori ar Wien tiltu ļauj radīt svārstības ar frekvenci, kas nepārsniedz 1 MHz, un pat tad, ja tiek izmantoti K544, K574 sērijas ātrgaitas darbības pastiprinātāji un ar izejas līmeni ne vairāk kā 50 ... 100 mV.

Attēlā redzams vienkārša kristāla oscilatora ķēde ko var savākt jebkurā loģiskais elements"UN - NOT", kas ir daļa no jebkuras K155 sērijas mikroshēmas.

Šī vienkāršā ierīce ir sprieguma kontrolēts ģenerators (VCO). To var izmantot, lai dzirdami norādītu nemainīga sprieguma lielumu mainīgas frekvences tonī. VCO (sk. diagrammu) pamatā ir DA1 integrators un Šmita sprūda uz elementiem DD1.1, DD1.2.

Ģenerators (skatiet attēlu) nodrošina zāģa zoba spriegumu ar labu linearitāti.
Tranzistors T1 ģenerators ar rezistoru R1 emitētāja ķēdē tas ir strāvas avots ar izejas pretestību, kas vienāda ar vairākiem megaomiem. Šī avota strāva uzlādē kondensatoru C2.

Funkcionāls ģenerators var montēt uz speciālas mikroshēmas IC 8038. ICL8038 ir integrēta shēma, kas spēj radīt sinusoidālus, taisnstūrveida, trīsstūrveida, zāģa zoba impulsus. Pilnībā funkcionālam darbam ģeneratoru mikroshēmas nepieciešams minimālais ārējo komponentu skaits.

Signālu ģeneratori ir ierīces, kas galvenokārt paredzētas raidītāju pārbaudei. Turklāt eksperti tos izmanto, lai izmērītu analogo pārveidotāju raksturlielumus. Modeļu raidītāju testēšana tiek veikta, imitējot signālu. Tas ir nepieciešams, lai pārbaudītu, vai ierīce atbilst spēkā esošajiem standartiem. Signālu var nosūtīt tieši uz ierīci tīrā formā vai ar izkropļojumiem. Tā ātrums dažādos kanālos var ievērojami atšķirties.

Kā izskatās ģenerators?

Ja mēs uzskatām parasto signālu ģeneratora modeli, tad priekšējā panelī var redzēt ekrānu. Tas ir nepieciešams, lai uzraudzītu svārstības un kontrolētu. Ekrāna augšdaļā ir redaktors, kas piedāvā iespēju izvēlēties dažādas funkcijas... Tālāk zemāk ir SevenSor, kas parāda svārstību frekvenci. Režīma līnija atrodas zem tā. Signāla amplitūdu vai nobīdes līmeni var regulēt, izmantojot divas pogas. Ir atsevišķs mini panelis darbam ar failiem. Ar tās palīdzību testa rezultātus var saglabāt vai nekavējoties atvērt.

Lai lietotājs varētu mainīt iztveršanas ātrumu, ģeneratoram ir īpašs regulators. Izmantojot skaitliskās vērtības, varat ātri sinhronizēt. Signāla izejas parasti atrodas ierīces apakšā zem ekrāna. Ir arī poga ģeneratora iedarbināšanai.

Pašdarinātas ierīces

Signāla ģeneratora izgatavošana ar savām rokām ir diezgan problemātiska ierīces sarežģītības dēļ. Selektors tiek uzskatīts par galveno aprīkojuma daļu. Tas modelī ir paredzēts noteiktam kanālu skaitam. Parasti ierīcē ir divas mikroshēmas. Oscilatoram ir nepieciešams sintezators, lai pielāgotu frekvenci. Ja ņemam vērā daudzkanālu ierīces, tad tām paredzētie mikrokontrolleri ir piemēroti sērijai KN148. Pārveidotāji tiek izmantoti tikai analogā tipa.

Sinusoidālās signāla ierīces

Mikroshēmas sinusoidālā viļņa ģenerators izmanto diezgan vienkāršu. Šajā gadījumā pastiprinātājus var izmantot tikai darbības tipa. Tas ir nepieciešams normālai signāla pārraidei no rezistoriem uz plati. Sistēmā ir iekļauti potenciometri, kuru nominālvērtība ir vismaz 200 omi. Impulsu darba cikla indikators ir atkarīgs no ģenerēšanas procesa ātruma.

Ierīces elastīgai konfigurēšanai ir uzstādītas daudzkanālu vienības. sinusoidālo viļņu ģenerators tiek mainīts ar rotējošo vadību. Uztvērēju testēšanai tas ir piemērots tikai modulējošajam tipam. Tas liecina, ka ģeneratoram jābūt vismaz pieciem kanāliem.

Zemfrekvences ģeneratora ķēde

Zemfrekvences signālu ģenerators (shēma parādīts zemāk) ietver analogos rezistorus. Potenciometri jāiestata tikai uz 150 omi. Lai mainītu impulsa vērtību, tiek izmantoti KK202 sērijas modulatori. Paaudze iekšā šajā gadījumā iet cauri kondensatoriem. Starp rezistoriem ķēdē jābūt džemperim. Divu spaiļu klātbūtne ļauj signāla ģeneratorā uzstādīt (zemas frekvences) slēdzi.

Kā darbojas pīkstienu modelis

Pieslēdzot frekvences ģeneratoru, sākotnēji spriegums tiek pievadīts selektoram. Tālāk maiņstrāva iet cauri virknei tranzistoru. Pēc pārveidošanas kondensatori tiek ieslēgti. Vibrācijas tiek atspoguļotas ekrānā, izmantojot mikrokontrolleri. Lai pielāgotu izslēgšanas frekvenci, mikroshēmā ir nepieciešamas īpašas tapas.

Maksimālā izejas jauda šajā gadījumā ir ģenerators skaņas signāls var sasniegt 3 GHz, taču kļūdai jābūt minimālai. Šim nolūkam pie rezistora ir uzstādīts ierobežotājs. Fāzes troksni sistēma uztver caur savienotāju. Fāzes modulācijas indekss ir atkarīgs tikai no pašreizējā konversijas ātruma.

Jaukta signāla shēmas shēma

Standarta shēmaŠim ģeneratora tipam ir daudzkanālu selektors. Šajā gadījumā panelī ir vairāk nekā piecas izejas. Šajā gadījumā maksimālo frekvenci var iestatīt uz 70 Hz. Daudzu modeļu kondensatori ir pieejami ar maksimālo kapacitāti 20 pF. Rezistori visbiežāk tiek ieslēgti ar nominālvērtību 4 omi. Iestatīšanas laiks pirmajam režīmam ir vidēji 2,5 s.

Pārraides ierobežotāja klātbūtnes dēļ vienības apgrieztā jauda var sasniegt 2 MHz. Spektra frekvenci šajā gadījumā var regulēt, izmantojot modulatoru. Izejas pretestībai ir pieejamas atsevišķas izejas. līmenis ķēdē ir mazāks par 2 dB. Pārveido uz standarta sistēmas ir PP201 sērija.

Patvaļīgs viļņu formas rīks

Šīs ierīces ir paredzētas nelielām kļūdām. Tajos ir nodrošināts elastīgs secības režīms. Standarta selektora shēmā ir seši kanāli. Minimālais frekvences iestatījums ir 70 Hz. Ģeneratora pozitīvie impulsi šāda veida tiek uztverti. Ķēdē esošo kondensatoru jauda ir vismaz 20 pF. Ierīce var izturēt izejas pretestību līdz 5 omiem.

Sinhronizācijas parametru ziņā šie signālu ģeneratori ir diezgan atšķirīgi. Tas, kā likums, ir saistīts ar savienotāja veidu. Tā rezultātā pieauguma laiks svārstās no 15 ns līdz 40 ns. Modeļos ir divi režīmi (lineārais un logaritmiskais). Ar viņu palīdzību var mainīt amplitūdu. Frekvences kļūda šajā gadījumā ir mazāka par 3%.

Sarežģītu signālu modifikācijas

Lai modificētu sarežģītus signālus, speciālisti ģeneratoros izmanto tikai daudzkanālu selektorus. Tie ir bez kļūmēm aprīkoti ar pastiprinātājiem. Regulatori tiek izmantoti, lai mainītu darbības režīmus. Pateicoties pārveidotājam, strāva kļūst nemainīga no 60 Hz. Pieaugšanas laikam nevajadzētu būt vidēji garākam par 40 ns. Šim nolūkam kondensatora minimālā kapacitāte ir 15 pF. Sistēmas pretestība signālam ir jāuztver aptuveni 50 omi. Izkropļojumi pie 40 kHz parasti ir 1%. Tādējādi uztvērēju pārbaudei var izmantot ģeneratorus.

Ģeneratori ar iebūvētiem redaktoriem

Šāda veida signālu ģeneratorus ir ļoti viegli iestatīt. Tajos esošie regulatori paredzēti četrām pozīcijām. Tādējādi izslēgšanas frekvences līmeni var regulēt. Ja mēs runājam par uzstādīšanas laiku, tad daudzos modeļos tas ir 3 ms. Tas tiek panākts ar mikrokontrolleru palīdzību. Tie ir savienoti ar dēli, izmantojot džemperus. Šāda veida ģeneratoros nav uzstādīti joslas platuma ierobežotāji. Pārveidotāji saskaņā ar ierīces shēmu atrodas aiz selektoriem. Sintezatorus modeļos izmanto reti. Ierīces maksimālā izejas jauda ir 2 MHz. Kļūda šajā gadījumā ir pieļaujama tikai 2%.

Ierīces ar digitālajām izejām

Signālu ģeneratori ar digitālajām izejām un savienotājiem ir aprīkoti ar KR300 sēriju. Savukārt rezistori tiek ieslēgti ar nominālvērtību vismaz 4 omi. Tādējādi rezistora iekšējā pretestība tiek uzturēta augsta. Šīs ierīces spēj pārbaudīt uztvērēji ar jaudu ne vairāk kā 15 V. Savienojums ar pārveidotāju tiek veikts tikai caur džemperiem.

Ģeneratoros var atrast trīs un četru kanālu selektorus. Mikroshēma standarta shēmā, kā likums, ir KA345 tipa. Mērinstrumentu slēdži izmanto tikai rotējošus slēdžus. Impulsu modulācija ģeneratoros notiek diezgan ātri, un tas tiek panākts augstā pārraides koeficienta dēļ. Ņemiet vērā arī zemo platjoslas trokšņu līmeni 10 dB.

Augsta pulksteņa modeļi

Augstas frekvences signālu ģenerators ir spēcīgs. Iekšējā pretestība, tā spēj izturēt vidēji 50 omi. Šādu modeļu joslas platums parasti ir 2 GHz. Turklāt jāpatur prātā, ka tiek izmantoti kondensatori ar jaudu vismaz 7 pF. Tādējādi maksimālā strāva tiek uzturēta pie 3 A. Sistēmas kropļojumi var būt ne vairāk kā 1%.

Pastiprinātājus, kā likums, var atrast tikai darbības tipa ģeneratoros. Ierobežotāji ķēdē tiek uzstādīti sākumā, kā arī beigās. Ir savienotājs signālu veida izvēlei. Mikrokontrolleri visbiežāk var atrast RRK211 sērijā. Selektors ir paredzēts vismaz sešiem kanāliem. Šādās ierīcēs ir pieejami rotējošie regulatori. Maksimālo izslēgšanas frekvenci var iestatīt uz 90 Hz.

Loģisko signālu ģeneratoru darbība

Šī signāla ģeneratora rezistori ir paredzēti ne vairāk kā 4 omi. Tajā pašā laikā iekšējā pretestība tiek uzturēta diezgan augsta. Lai samazinātu signāla pārraides ātrumu, tiek iestatīti veidi. Parasti uz paneļa ir trīs tapas. Savienojums ar joslas platuma ierobežotājiem tiek veikts tikai caur džemperiem.

Slēdži ierīcēs ir rotējoši. Ir divi režīmi, no kuriem izvēlēties. Šāda veida signālu ģeneratorus var izmantot fāzes modulācijai. To platjoslas trokšņa parametrs nepārsniedz 5 dB. Frekvences novirze parasti ir aptuveni 16 MHz. Trūkumi ietver ilgu kāpuma un krituma laiku. Tas ir saistīts ar zemo caurlaidspēja mikrokontrolleris.

Ģeneratora ķēde ar modulatoru MX101

Standarta ģeneratora ķēde ar šādu modulatoru nodrošina piecu kanālu selektoru. Tas ļauj strādāt lineārā režīmā. Maksimālā amplitūda pie zemas slodzes tiek uzturēta pie 10 maksimuma. Līdzstrāvas nobīde ir reta. Izejas strāvas parametrs ir aptuveni 4 A. Frekvences kļūda ir maksimālā, kas var sasniegt 3%. Vidējais pieauguma laiks oscilatoriem ar šādiem modulatoriem ir 50 ns.

Sistēma uztver līkumaino viļņu formu. Izmantojot šo modeli, varat pārbaudīt uztvērējus ar jaudu ne vairāk kā 5 V. Logaritmiskais slaucīšanas režīms ļauj diezgan veiksmīgi strādāt ar dažādiem mērinstrumentiem. Paneļa regulēšanas ātrumu var vienmērīgi mainīt. Pateicoties lielai izejas pretestībai, no pārveidotājiem tiek noņemta slodze.

Dažādu stabilu frekvenču ģenerators ir nepieciešamais laboratorijas aprīkojums. Internetā ir daudz shēmas, taču tās ir vai nu morāli novecojušas, vai arī nenodrošina pietiekami plašu frekvences pārklājumu. Šeit aprakstītā ierīce ir balstīta uz ASIC augstas kvalitātes veiktspēju XR2206... Frekvenču diapazons, ko pārklāj ģenerators, ir iespaidīgs: 1 Hz - 1 MHz!XR2206spēj radīt augstas kvalitātes sinusa, taisnstūra un trīsstūrveida viļņu formas ar augstu precizitāti un stabilitāti. Izejas signāliem var būt gan amplitūdas, gan frekvences modulācija.

Ģeneratora parametri

Sinusoidālais signāls:

Amplitūda: 0 - 3V ar 9V barošanu
- kropļojumi: mazāk nekā 1% (1 kHz)
- Plakanums: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

Kvadrātveida vilnis:

Amplitūda: 8V ar 9V barošanu
- pieauguma laiks: mazāks par 50 ns (pie 1 kHz)
- Krišanas laiks: mazāks par 30 ns (pie 1 kHz)
- Nelīdzsvarotība: mazāk nekā 5% (1 kHz)

Trīsstūra signāls:

Amplitūda: 0 - 3V ar 9V barošanu
- Nelinearitāte: mazāka par 1% (līdz 100 kHz)

Shēmas un PP

Iespiedshēmu plates rasējumi

Rupja frekvences kontrole tiek veikta, izmantojot 4 pozīciju slēdzi frekvenču diapazoniem; (1) 1 Hz–100 Hz, (2) 100 Hz–20 kHz, (3) 20 kHz–1 MHz (4) 150 kHz–1 MHz. Neskatoties uz to, ka ķēdē ir norādīta augšējā robeža 3 megaherci, garantētā ierobežojošā frekvence ir tieši 1 MHz, tad ģenerētais signāls var būt mazāk stabils.

Radioamatieru praksē bieži vien ir nepieciešams izmantot sinusoidālo oscilatoru. To var izmantot dažādos veidos. Apsvērsim, kā izveidot sinusoidālu signālu ģeneratoru uz Vīnes tilta ar stabilu amplitūdu un frekvenci.

Šajā rakstā ir aprakstīta sinusoidālā viļņa ģeneratora shēmas konstrukcija. Varat arī programmatiski ģenerēt vēlamo frekvenci:

Ērtākais no montāžas un nodošanas ekspluatācijā viedokļa sinusoidālā signāla ģeneratora variants ir ģenerators, kas uzbūvēts uz Vīnes tilta, uz moderna Operacionālā pastiprinātāja (OA).

Vīna tilts

Pats Wien Bridge ir joslas caurlaides filtrs, kas sastāv no diviem. Tas uzsver centrālo frekvenci un nomāc pārējās frekvences.

Tiltu tālajā 1891. gadā izgudroja Makss Vīns. Shematiskā diagrammā pats Vīnes tilts parasti tiek attēlots šādi:

Attēls aizgūts no Vikipēdijas

Wien tiltam ir izejas sprieguma attiecība pret ieejas spriegumu b = 1/3 ... to svarīgs punkts, jo šis koeficients nosaka nosacījumus stabilai ģenerēšanai. Bet vairāk par to vēlāk

Kā aprēķināt frekvenci

Uz Vīnes tilta bieži tiek būvēti oscilatori un induktivitātes mērītāji. Lai nesarežģītu savu dzīvi, viņi parasti izmanto R1 = R2 = R un C1 = C2 = C ... Tas var vienkāršot formulu. Tilta pamatfrekvenci aprēķina no attiecības:

f = 1/2πRC

Gandrīz jebkuru filtru var uzskatīt par no frekvences atkarīgu sprieguma dalītāju. Tāpēc, izvēloties rezistora un kondensatora vērtības, ir vēlams, lai pie rezonanses frekvences kondensatora kompleksā pretestība (Z) būtu vienāda vai vismaz vienāda ar rezistora pretestību. .

Zc = 1 / ωC = 1 / 2πνC

kur ω (omega) - cikliskā frekvence, ν (nu) - līnijas frekvence, ω = 2πν

Vīna tilts un darbības pastiprinātājs

Vīnes tilts pats par sevi nav signālu ģenerators. Lai notiktu ģenerēšana, tas jāievieto pozitīvā ķēdē. atsauksmes operacionālais pastiprinātājs. Šādu autoģeneratoru var uzbūvēt arī uz tranzistora. Taču operētājsistēmas pastiprinātāja izmantošana noteikti atvieglos dzīvi un nodrošinās labāku veiktspēju.

C pakāpes iegūšana

Vīna tiltam ir caurlaidība b = 1/3 ... Tāpēc ģenerēšanas nosacījums ir tāds, ka op-amp ir jānodrošina trīs pastiprinājums. Šajā gadījumā Wien tilta pārraides koeficientu un op-amp pastiprinājuma reizinājums dos 1. Un būs stabila noteiktās frekvences ģenerēšana.

Ja pasaule būtu ideāla, tad, uzstādot nepieciešamo pastiprinājumu ar rezistoriem negatīvās atgriezeniskās saites ķēdē, mēs iegūtu gatavu ģeneratoru.

Tas ir neinvertējošs pastiprinātājs, un tā pastiprinājumu nosaka:K = 1 + R2 / R1

Bet diemžēl pasaule nav ideāla. ... Praksē izrādās, ka, lai sāktu ģenerēšanu, ir nepieciešams, lai pašā sākuma brīdī koeff. pieaugums bija nedaudz lielāks par 3, un tad stabilai paaudzei tas tika saglabāts vienāds ar 3.

Ja pastiprinājums ir mazāks par 3, tad ģenerators apstāsies, ja vairāk, tad signāls, sasniedzis barošanas spriegumu, sāks kropļot un notiks piesātinājums.

Pie piesātinājuma izeja uzturēs spriegumu tuvu vienam no barošanas spriegumiem. Un notiks nejauša haotiska pārslēgšanās starp barošanas spriegumiem.

Tāpēc, veidojot oscilatoru uz Vīnes tilta, viņi izmanto nelineāru elementu negatīvās atgriezeniskās saites ķēdē, kas regulē pastiprinājumu. Šajā gadījumā ģenerators līdzsvaros sevi un uzturēs ģenerāciju tajā pašā līmenī.

Amplitūdas stabilizācija uz kvēlspuldzes

Klasiskākajā ģeneratora versijā uz Wien tilta uz op-amp tiek izmantota miniatūra zemsprieguma kvēlspuldze, kas uzstādīta rezistora vietā.

Ieslēdzot šādu ģeneratoru, pirmajā brīdī lampas spirāle ir auksta un tās pretestība ir maza. Tas palīdz iedarbināt ģeneratoru (K> 3). Tad, tai uzkarstot, spoles pretestība palielinās un pastiprinājums samazinās, līdz tas sasniedz līdzsvaru (K = 3).

Pozitīvās atgriezeniskās saites cilpa, kurā tika ievietots Vīnes tilts, paliek nemainīga. Ģeneratora vispārējā shematiskā diagramma ir šāda:

Op-amp pozitīvās atgriezeniskās saites elementi nosaka svārstību frekvenci. Un negatīvās atsauksmes elementi ir pastiprināšana.

Ideja par spuldzes izmantošanu kā vadības elementu ir ļoti interesanta un tiek izmantota līdz šai dienai. Bet diemžēl spuldzei ir vairāki trūkumi:

• Nepieciešama spuldzes un strāvu ierobežojoša rezistora R * izvēle.
• regulāri lietojot ģeneratoru, spuldzes kalpošanas laiks parasti ir ierobežots līdz dažiem mēnešiem
• spuldzes vadības īpašības ir atkarīgas no temperatūras telpā.

Vēl viena interesanta iespēja ir tiešās apdedzes termistora izmantošana. Patiesībā doma ir viena, tikai spuldzes spirāles vietā tiek izmantots termistors. Problēma ir tā, ka vispirms tas ir jāatrod un vēlreiz jāsaņem tas un strāvu ierobežojošie rezistori.

Amplitūdas stabilizācija uz gaismas diodēm

Efektīva metode sinusoidālā signāla ģeneratora izejas sprieguma amplitūdas stabilizēšanai ir op-amp LED ( VD1 un VD2 ).

Galveno pieaugumu nosaka rezistori R3 un R4 ... Pārējie elementi ( R5 , R6 un gaismas diodes) regulē pastiprinājumu nelielā diapazonā, saglabājot ģenerācijas stabilitāti. Rezistors R5 jūs varat pielāgot izejas sprieguma vērtību diapazonā no aptuveni 5-10 voltiem.

Papildu OS shēmā ir ieteicams izmantot zemas pretestības rezistorus ( R5 un R6 ). Tas ļaus ievērojamai strāvai (līdz 5mA) iziet cauri gaismas diodēm un tās būs optimālā režīmā. Viņi pat nedaudz spīdēs :-)

Iepriekš redzamajā diagrammā Wien tilta elementi ir paredzēti ģenerēšanai ar frekvenci 400 Hz, tomēr tos var viegli pārrēķināt jebkurai citai frekvencei, izmantojot formulas, kas sniegtas raksta sākumā.

Ģenerācijas un pielietoto elementu kvalitāte

Ir svarīgi, lai operētājsistēmu pastiprinātājs varētu nodrošināt ģenerēšanai nepieciešamo strāvu un ar pietiekamu frekvenču joslas platumu. Tautas TL062 un TL072 izmantošana kā darbības pastiprinātājs sniedza ļoti bēdīgus rezultātus 100 kHz ģenerēšanas frekvencē. Viļņu formu bija grūti nosaukt par sinusoidālu; drīzāk tā bija trīsstūrveida viļņu forma. Izmantojot TDA 2320, rezultāts bija vēl sliktāks.

Bet NE5532 parāda sevi no izcilas puses, radot signālu pie izejas, kas ir ļoti līdzīgs sinusoidālajam. Arī LM833 lieliski tika galā ar uzdevumu. Tātad tieši NE5532 un LM833 ir ieteicams izmantot kā pieejamus un plaši izplatītus augstas kvalitātes darbības pastiprinātājus. Lai gan ar frekvences samazināšanos, pārējie darbības pastiprinātāji jutīsies daudz labāk.

Ģenerācijas frekvences precizitāte tieši ir atkarīga no frekvences atkarīgās ķēdes elementu precizitātes. Un šajā gadījumā svarīga ir ne tikai uz tā esošā uzraksta elementa denominācijas atbilstība. Precīzākām detaļām ir labāka vērtības stabilitāte ar temperatūras izmaiņām.

Autora versijā tika izmantots C2-13 rezistors ± 0,5% un vizlas kondensatori ar precizitāti ± 2%. Šāda veida rezistoru izmantošana ir saistīta ar nelielo to pretestības atkarību no temperatūras. Vizlas kondensatori arī maz ir atkarīgi no temperatūras un tiem ir zems TKE.

LED mīnusi

Ir vērts pakavēties pie gaismas diodēm atsevišķi. To izmantošanu sinusa ģeneratora ķēdē izraisa sprieguma krituma lielums, kas parasti ir 1,2–1,5 voltu diapazonā. Tas ļauj iegūt pietiekami augstu izejas sprieguma vērtību.

Pēc shēmas ieviešanas uz maizes dēļa izrādījās, ka LED parametru izkliedes dēļ sinusoīda malas pie ģeneratora izejas nav simetriskas. Tas ir nedaudz pamanāms pat iepriekš redzamajā fotoattēlā. Turklāt ģenerētajā sinusa formā bija nelieli kropļojumi, ko izraisīja nepietiekams gaismas diožu ātrums ģenerēšanas frekvencei 100 kHz.

Diodes 4148 LED vietā

Gaismas diodes ir aizstātas ar ikviena iecienītākajām diodēm 4148. Tās ir ātrgaitas signāla diodes, kuru pārslēgšanas ātrums ir mazāks par 4 ns. Tajā pašā laikā ķēde palika pilnībā funkcionāla, no iepriekš aprakstītajām problēmām nebija pēdas, un sinusoīds ieguva ideālu formu.

Nākamajā diagrammā vīna tilta elementi ir novērtēti 100 kHz svārstību frekvencei. Arī mainīgais rezistors R5 tika aizstāts ar nemainīgiem, bet vairāk par to vēlāk.

Atšķirībā no gaismas diodēm, sprieguma kritums pāri p-n krustojums parastās diodes ir 0,6 ÷ 0,7 V, tātad ģeneratora izejas spriegums bija aptuveni 2,5 V. Lai palielinātu izejas spriegumu, ir iespējams savienot virknē vairākas diodes, nevis vienu, piemēram, šādi:

Tomēr nelineāro elementu skaita palielināšana padarīs ģeneratoru vairāk atkarīgu no ārējās temperatūras. Šī iemesla dēļ tika nolemts atteikties no šīs pieejas un izmantot pa vienai diodei.

Mainīgā rezistora aizstāšana ar konstantēm

Tagad par trimmeri. Sākotnēji kā rezistors R5 tika izmantots 470 omu daudzpagriezienu trimmera rezistors. Tas ļāva precīzi kontrolēt izejas sprieguma vērtību.

Būvējot jebkuru ģeneratoru, ļoti vēlams, lai būtu osciloskops. Mainīgais rezistors R5 tieši ietekmē ģenerāciju - gan amplitūdu, gan stabilitāti.

Piedāvātajai shēmai ģenerēšana ir stabila tikai nelielā šī rezistora pretestību diapazonā. Ja pretestības koeficients ir lielāks par nepieciešamo, sākas apgriešana, t.i. sinusoidālais vilnis tiks apgriezts augšā un apakšā. Ja mazāk, sinusoīda forma sāk izkropļot, un ar turpmāku samazināšanos paaudze apstājas.

Tas ir atkarīgs arī no izmantotā barošanas sprieguma. Aprakstītā shēma sākotnēji tika samontēta uz LM833 operētājsistēmas pastiprinātāja ar ± 9 V barošanu. Pēc tam, nemainot ķēdi, darbības pastiprinātāji tika aizstāti ar AD8616, un barošanas spriegums bija ± 2,5 V (maksimums šiem darbības pastiprinātājiem). Šādas nomaiņas rezultātā sinusoīds pie izejas tika nogriezts. Rezistoru izvēle deva vērtības 210 un 165 omi, nevis attiecīgi 150 un 330.

Kā izvēlēties rezistorus "ar aci"

Principā jūs varat atstāt arī trimmera rezistoru. Tas viss ir atkarīgs no nepieciešamās precizitātes un ģenerētās sinusa signāla frekvences.

Pašizvēlei, pirmkārt, jāinstalē apgriešanas rezistors ar nominālo vērtību 200-500 omi. Pieliekot ģeneratora izejas signālu osciloskopam un pagriežot trimmera rezistoru, sasniedziet brīdi, kad sākas ierobežojums.

Pēc tam, samazinot amplitūdu, atrodiet pozīciju, kurā sinusoīda forma būs vislabākā. Tagad varat atlodēt trimmeri, izmērīt iegūtās pretestības vērtības un pēc iespējas tuvāk lodēt.

Ja jums ir nepieciešams audio sinusoidālo viļņu ģenerators, varat iztikt bez osciloskopa. Lai to izdarītu, atkal ir labāk sasniegt brīdi, kad signāls no auss sāk izkropļot apgriešanas dēļ, un pēc tam samazināt amplitūdu. Tas jāsamazina, līdz izkropļojumi pazūd, un tad vēl nedaudz. Tas ir nepieciešams, jo pēc auss ne vienmēr ir iespējams uztvert kropļojumus pat 10%.

Papildu pastiprināšana

Sinusa ģenerators tika samontēts uz dubultā darbības pastiprinātāja, un puse no mikroshēmas tika atstāta karājoties gaisā. Tāpēc ir loģiski to izmantot zem regulējama sprieguma pastiprinātāja. Tas ļāva pārsūtīt mainīgo rezistoru no oscilatora OS papildu ķēdes uz sprieguma pastiprinātāja pakāpi, lai pielāgotu izejas spriegumu.

Papildu piemērošana pastiprinātāja stadija garantē labāku ģeneratora jaudas atbilstību slodzei. Tas tika izveidots saskaņā ar klasisko neinvertējošā pastiprinātāja shēmu.

Norādītie vērtējumi ļauj mainīt pastiprinājumu no 2 uz 5. Nepieciešamības gadījumā vērtējumus var pārrēķināt vajadzīgajam uzdevumam. Posma pieaugumu nosaka attiecība:

K = 1 + R2 / R1

Rezistors R1 ir virknē savienotu mainīgo un nemainīgo rezistoru summa. Pastāvīgs rezistors ir nepieciešams, lai mainīgā rezistora pogas minimālajā pozīcijā pastiprinājums nenonāktu līdz bezgalībai.

Kā dot spēku izejai

Ģeneratoram bija paredzēts darboties ar zemas pretestības slodzi vairāku omu apmērā. Protams, neviens mazjaudas op-amp nespēs piegādāt nepieciešamo strāvu.

Lai ieslēgtu, TDA2030 atkārtotājs atrodas pie ģeneratora izejas. Visas šīs mikroshēmas pielietojuma priekšrocības ir aprakstītas rakstā.

Un šādi patiesībā izskatās visa sinusoidālā ģeneratora ķēde ar sprieguma pastiprinātāju un sekotāju izejā:

Sinusa ģeneratoru uz Wien tilta var samontēt uz paša TDA2030 kā darbības pastiprinātāju. Tas viss ir atkarīgs no nepieciešamās precizitātes un izvēlētās ģenerēšanas biežuma.

Ja ģenerēšanas kvalitātei nav īpašu prasību un nepieciešamā frekvence nepārsniedz 80-100 kHz, bet tai ir paredzēts strādāt ar zemas pretestības slodzi, tad šī opcija jums ir ideāli piemērota.

Secinājums

Wien tilta ģenerators nav vienīgais veids, kā ģenerēt sinusoīdu. Ja nepieciešama augstas precizitātes frekvences stabilizācija, labāk ir skatīties uz oscilatoriem ar kvarca rezonatoru.

Tomēr aprakstītā shēma ir piemērota lielākajai daļai gadījumu, kad nepieciešams iegūt stabilu sinusoidālu signālu gan frekvencē, gan amplitūdā.

Paaudze ir laba, bet kā precīzi izmērīt augstfrekvences maiņstrāvas sprieguma lielumu? Šim nolūkam ķēde sauc.

Materiāls sagatavots tikai vietnei