Мой Генератор – р №4 1988 С46
|
Скачать 1.25 Mb.
|
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ ТОЧНОЙ ЧАСТОТЫhttp://nauchebe.net/2014/09/funkcionalnyj-generator-signalov-tochnoj-chastoty/ ФРАГМЕНТ Генератор, управляемый напряжением, аналоговой части (G2) содержит интегратор и неинвертирующий компаратор с гистерезисом. Принцип его действия заключается в интегрировании напряжения постоянной величины, полярность которого периодически изменяется относительно общего провода. В результате интегрирования формируется линейно нарастающее и по такому же закону спадающее (треугольное) напряжение. Компаратор переключается в моменты, когда напряжение после интегрирования достигает определенного уровня, заданного гистерезисом. Частота колебаний регулируется оптроном, который управляет током, текущим от компаратора к интегратору. Принципиальная схема ГУНа изображена на рис. 4. Интегратор собран на ОУ DA8, интегрирующие конденсаторы С65—С77, включенные между его выходом и инвертирующим входом, коммутируются переключателем SA2.1. Конденсаторы С72 и С74, включенные между общим проводом и инвертирующим входом ОУ (кроме низкочастотных диапазонов, где один из них подключается к его выходу), повышают устойчивость работы ОУ МАС157, который может самовозбуждаться.  Конденсаторы С71 и С77 блокируют по высокой частоте оксидные конденсаторы С69, С70 и С75, С76 соответственно. Компаратор выполнен на ОУ DA9. Гистерезис задан сопротивлениями резисторов R63, R66. Для того чтобы ОУ не входил в режим насыщения (это необходимо для нормальной работы компаратора на самых высоких частотах), устройство охвачено отрицательной обратной связью (ООС), состоящей из резистора R67 и диодного моста VD9—VD12 с включенными в его диагональ цепью VD7VD13 и конденсаторами С18, С63. Работает эта цепь следующим образом. Пока напряжение на выходе ОУ DA9 мало, напряжение на инвертирующем входе близко к 0. Когда же уровень выходного сигнала превысит напряжение, равное сумме напряжений стабилизации стабилитронов VD7, VD13 и падений напряжения на открытых диодах противоположных плеч моста VD9—VD12, через резистор R67 потечет ток, и на инвертирующем входе ОУ появится напряжение, отличное от 0. Благодаря большому усилению ОУ и глубокой ООС, дальнейший рост выходного напряжения прекращается, и задолго до вхождения в режим насыщения наступает ограничение напряжения. При этом предполагается, что напряжение на неинвертирующем входе мало, так как иначе к описанному процессу на выходе ОУ прибавится напряжение с неинвертирующего входа. В реальных условиях к входу компаратора подводится напряжение треугольной формы, которое ограничивается (до прямоугольного напряжения на выходе ОУ) встречно-параллельно включенными диодами VD44, VD45.  Конденсаторы С18 и С63 уменьшают динамическое сопротивление стабилитронов VD7, VD13 на низких и высоких частотах, конденсатор С73 компенсирует понижение амплитуды треугольного напряжения на высоких частотах. На рис. 5 показана приципиальная схема аналогового ГУНа на гибридных ОУ WSH115. Аналоговая часть прибора устойчиво работает на частотах выше 1 МГц, длительность нарастания и спада напряжения прямоугольной формы не превышает 100 нс. Для преобразования треугольного напряжения в синусоидальное в приборе применен формирователь (рис. 6). Принцип его действия основан на последовательной аппроксимации. При напряжении на выходе ОУ DA10, близком к 0, действует ООС только через резистор R60, который вместе с резистором R58 определяет коэффициент усиления устройства. По мере увеличения напряжения в сторону положительных или отрицательных значений в цепь ОС с помощью соответствующих диодов включаются остальные резисторы. В результате усиление каскада постепенно уменьшается, и треугольное напряжение на выходе формирователя приобретает форму, близкую к синусоидальной. Амплитуда выходного напряжения преобразователя определяется последовательными цепями VD27VD42 и VD28VD43, шунтирующими соответственно резисторы R68, R72, R76, R80, R57 и R69, R73, R77, R81, R59. Цепь R84C64 предотвращает самовозбуждение устройства.  Выходной усилитель-повторитель (А1) выполнен на комплементарной паре транзисторов VT5, VT10 (рис. 8). Необходимое для работы транзисторов напряжение смещения создается на диодах VD46, VD47. Уровень входного сигнала регулируют переменным резистором R29. Ступенчатый аттенюатор (А2) выполнен на резисторах R45—R56. Требуемое ослабление сигнала устанавливают переключателем SA4. Независимо от его положения выходное сопротивление прибора равно 600 Ом. Напряжение сигнала на выходе усилителя-повторителя (или, что то же самое, на входе аттенюатора) контролируют вольметром переменного тока. Он состоит из усилителя сигнала на транзисторах VT6, VT7, выпрямителя на диодах VD15, VD16 и микроамперметра РА1. Подстроечные резисторы R42, R43, R44 служат  для калибровки вольтметра при измерении напряжений соответственно треугольной, синусоидальной и прямоугольной формы. ФГ на ОУ CA3080E Slew Rate (Unity Gain, Compensated) - 50V/µs @ 2MHz Adjustable Power Consumption - 10µW to 30µW Flexible Supply Voltage Range ±2V to ±15V Fully Adjustable Gain - 0 to 9M RL Limit   http://www.radioamat...toty/52-1-0-692 20. Преобразователь треугольного напряжения в синусоидальное. http://zpostbox.ru/u2.htm  17. Преобразователь треугольного напряжения в синусоидальное с последовательной аппроксимацией. http://zpostbox.ru/u2.htm  48. Нелинейный преобразователь пилообразного напряжения в синусоидальное.  49. Формирователь синусоидального напряжения.  52. Преобразователь пилообразного напряжения в синусоидальное.  Генератор низкой частоты — один из необходимых приборов в лаборатории радиолюбителя. Широкий перечень устройств, при налаживании которых необходим этот прибор, определяет высокий уровень требований, предъявляемых к его параметрам. .В последнее время» наряду с классическими схемами генераторов, использующими в качестве частотозадающего элемента перестраиваемые резонансные jRC-звенья, все большее распространение получают так называемые функциональные генераторы (ФГ). К их преимуществам относятся: высокая стабильность амплитуды выходного напряжения; возможность генерирования инфранизких частот; практически равное нулю время установления выходного напряжения и частоты; отсутствие в конструкции дефицитных деталей (например, сдвоенных прецизионных переменных резисторов и термисторов). Кроме того, функциональные генераторы позволяют получить напряжение не только синусоидальной, но также прямоугольной и треугольной форм. Однако известные схемы таких генераторов [1 — 4] обладают и рядом недостатков, к основным из которых относятся относительно высокий уровень нелинейных искажений синусоидального с  игнала и ограниченный частотный диапазон в области ультразвуковых частот. Рис. 1. Принципиальная схема генератора Описываемый функциональный генератор, в котором по возможности уменьшены указанные недостатки, имеет следующие основные параметры: Форма выходного напряжения . ……. Синусоидальная, треугольная,прямоугольная Диапазон генерируемых частот, Гц …… 0,1 . . . 3-106 Число поддиапазонов………… б Коэффициент гармоник, %: до 50 кГц…………… о,5 до 300 кГц…………… 1,0 Неравномерность амплитудно-частотной характеристики: %; до 50 кГц …………… 1 до 300 кГц…………… 3 Длительность фронтов напряжения прямоугольной формы, не …………… 250 Максимальная двойная амплитуда напряжения- всех форм, В …-…………. 10 Максимальный ток нагрузки, мА……. 30 Коэффициенты деления выходного делителя напряжения, раз … .. . …….. 1, 10, 100, 1000 Плавная регулировка амплитуды выходного напряжения . ………….. Не менее 1 :20 В схеме функционального генератора помимо основного выхода имеется дополнительный дифференциальный, амплитуда и форма напряжения на котором устанавливаются синхронно с основным, а сдвиг по фазе равен 180°. Запаздывание фронта сигнала на дифференциальном выходе по отношению к основному — не более 40 не. Предусмотрен также выход прямоугольных импульсов с уровнем, соответствующим уровням ТТЛ-логики, и регулируемой скважностью в пределах от 11 до 10. Основой ФГ служит замкнутая релаксационная система, состоящая из интегратора и компаратора и предназначенная для получения колебаний прямоугольной и треугольной форм. Постоянная времени интегратора, выполненного на основе операционного усилителя (ОУ) А1 (рис. 1), и, следовательно, частота генерируемых колебаний зависят от емкости одного из конденсаторов С2…С7, включаемого в цепь отрицательной обратной связи с помощью переключателей S1…S4. Напряжение с выхода интегратора подается на вход двухполярного компаратора на ОУ А2 и по достижении порога его срабатывания полярность напряжения на выходе А2, а следовательно, и на входе интегратора меняется на противоположную, и цикл повторяется. Плавная регулировка частоты осуществляется резистором R7. Проведенные эксперименты показали, что частотный диапазон ФГ ограничен в сторону высших частот в значительной степени быстродействием компаратора, от которого зависит нелинейность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) на высоких частотах. В схеме – компаратора был опробован ряд типов операционных усилителей. Наиболее подходящими оказались 153УД1, позволяющие получить быстродействие компаратора, достаточное для генерации частот до 400 кГц. ЯС-цепочка R9, R13y С9, С10 позволяет скорректировать нелинейность АЧХ, возникающую на последнем поддиапазоне вследствие конечного времени срабатывания компаратора. Резистором R10 производится симметрирование порогов срабатывания компаратора для положительного и отрицательного напряжения на низких частотах. Для улучшения формы генерируемых прямоугольных импульсов на выходе компаратора включен симметричный ограничитель на диодах VL..V4 и стабилитроне V5. Резисторами R3 и R4 устанавливают соотношение минимальной и максимальной частот поддиапазонов, Конденсатор С1 служит для устранения паразитных ВЧ колебаний, появляющихся иногда на выходе интегратора. Для преобразования треугольного напряжения в синусоидальное использована хорошо зарекомендовавшая себя схема функционального преобразователя на полевом транзисторе, подробно описанная в [1]. Для облегчения налаживания ФГ и повышения качественных показателей напряжение на преобразователь поступает с (выхода отдельного масштабного усилителя A3. Регулировка его коэффициента усиления и смещения нуля резисторами R22 и R23 позволяют оптимизировать форму треугольного напряжения, подаваемого на функциональный преобразователь на транзисторе V8, и значительно улучшить форму синусоидального сигнала. Необходимость введения разделительного конденсатора С8 определяется тем, что начиная уже с частот в несколько килогерц на выходе интегратора А1 возникает смещение среднего уровня сигнала, обусловленное асимметрией порогов срабатывания компаратора, появляющейся на высоких частотах. Без конденсатора С8 напряжение треугольной формы на выходе ФГ становится несимметричным относительно нуля, а форма синусоидального сигнала резко искажается. Напряжение треугольной формы с выхода ГАЗ подается, кроме функционального преобразователя, на вход триггера Шмитта, выполненного на транзисторе V10 и микросхеме DL Скважность прямоугольных импульсов на выходе 8 D1 можно изменять, регулируя порог срабатывания триггера резистором R24. Напряжение синусоидальной, треугольной или -прямоугольной форм через переключатели формы выходного сигнала 55, S6.2 подается на оконечный масштабный усилитель А4 и далее на усилитель мощности на транзисторах V15, V16. Питание к ОУ А4 подведено через RС-фильтры R43C11 и R47C13, предотвращающие возможное возбуждение усилителя. В цепь отрицательной обратной связи усилителя включен переменный резистор R40,. которым плавно регулируют амплитуду выходного напряжения. Такой способ регулирования, в отличие от включения потенциометра на входе ОУ, делает шкалу регулятора амплитуды единой для всех форм выходного напряжения и улучшает отношение сигнал — шум при низких уровнях выходного напряжения. На выходе усилителя включен ступенчатый делитель, .позволяющий получить ослабление выходного сигнала в 10, 100 или 1000 раз. Четыре ступени деления получены с помощью всего двух клавишных переключателей — при одновременном нажатии S7 и S8 коэффициент деления равен 1000. Преимуществом такого способа является и то, что при отжатых клавишах (коэффициент деления равен 1) резисторы делителя отключены от выхода усилителя, что несколько повышает его нагрузочную способность в этом режиме. На дифференциальный выход напряжение поступает с аналогичного по схеме инвертирующего усилителя на ОУ А5 и транзисторах V17, V18. Его вход подключен к выходу первого усилителя, а коэффициент усиления по напряжению равен 1. Делитель напряжения дифференциального выхода переключается синхронно с делителем основного. Легко заметить, что разность напряжений между основным и дифференциальным выходами равна удвоенной амплитуде напряжения на каждом из них. Помимо возможности получения удвоенной амплитуды сигнала, наличие дифференциального выхода необходимо при налаживании ряда устройств с дифференциальным входом, например самопишущих приборов или измерительных дифференциальных усилителей. О той роли, которую играет реле K1, следует сказать особо. Дело в том, что фронты прямоугольных импульсов с выхода компаратора, если их непосредственно подвести к переключателю S6.2, легко проникают через его про-кодную емкость на вход оконечного усилителя и вызывают значительные искажения формы треугольного и синусоидального сигналов. Контакты реле K1, коммутируя цепи, имеющие заметную емкость относительного входа А4, соединяют их при генерации напряжений -указанной формы с общим проводом, чем этот вид искажений полностью устраняется. Питается генератор от любого двуполярного стабилизированного источника питания напряжением ±15 В, с малыми пульсациями выходного напряжения и допустимым током нагрузки не менее 0,15 А. Может быть, например, использован блок питания генератора, описанного в [2]. При выборе и налаживании источника питания следует обратить особое внимание на устранение самовозбуждения стабилизатора напряжения, весьма вероятного при питании генераторных схем. Микросхемы К574УД1А можно заменить на К574УД1Б. Если же ограничить рабочую частоту генера-.тора до 30 кГц, возможна замена их на К140УД8Б, без изменения принципиальной схемы. Вместо 153УД1 можно использовать К153УД1 или К553УД1 (с любой буквой), но при этом для получения максимальной частоты генерации 300 кГц может потребоваться их подбор. На частотах до 100 кГц указанные типы операционных усилителей работают без подбора. При применении в качестве А2 других типов ОУ получить частоту генерации выше 50…70 кГц при удовлетворительной линейности АЧХ не удается. В качестве D1 можно использовать любые инверторы серий К133, К155. Транзисторы КТ315 и КТ361 могут быть заменены на любые кремниевые транзисторы малой мощности с соответствующей проводимостью и аналогичными параметрами. Если в усилителях мощности применить транзисторы серии КТ814, КТ815 (с любой буквой), то нагрузочная способность генератора может быть значительно повышена. При такой замене номиналы резисторов R53…R56 и R57…R64 следует уменьшить примерно в 5 раз. Диоды Д223 можно заменить любыми кремниевыми высокочастотными, диоды Д311 — Д18, ГД507, а вместо транзистора КП303Е — КП303Г или КП303Ф. Конденсаторы С2, CS — К53-7 или иные неполярные. Остальные конденсаторы — керамические типов КМ, КЛС, КТК и т. п. Можно использовать и бумажные конденсаторы. Если предполагается эксплуатация ФГ в значительном диапазоне температур, необходимо выбрать типы конденсаторов С2…С7 с малым ТКЕ. Предварительный подбор номиналов С2…С6 с точностью до 1 % значительно упрощает налаживание. Резисторы могут быть любого типа, непроволочные, однако R57…R64 следует подобрать с точностью ±1 %. Переключатели — клавишные типа П2К, причем S1…S3 и S5…S6 с зависимой фиксацией, а остальные — с независимой. Реле K1 можно использовать любое малогабаритное с соответствующим напряжением срабатывания. Функциональный генератор собран на печатной плате из двухстороннего фольгироваиного стеклотекстолита , толщиной 1,5 мм. При разработке печатной платы нужно учесть следующее. Детали интегратора и компаратора должны быть размещены как можно компактнее и удалены от оконечных усилителей. Печатные проводники, соединяющие конденсаторы С2…С7 с интегратором и переключателем поддиапазонов, установленным на той же плате, должны быть как можно короче. Реле К1 устанавливают как можно ближе к выходу компаратора. Все свободные участки фольги соединяют с общим проводом. Блок питания размещают на отдельной печатной плате. Металлический корпус, в котором размещают печат-. ные платы, должен быть электрически соединен с общим проводом. Налаживание генератора требует внимания и соблюдения стройной последовательности операций. Для налаживания нербходим осциллограф, позволяющий с достаточной точностью измерять амплитуду и длительность и имеющий открытый вход усилителя вертикального отклонения. Осциллограф следует применять только с выносным делителем, имеющим входную емкость не более 15 пФ при сопротивлении 10 МОм. Перед началом налаживания движки всех подстроеч-ных резисторов устанавливают в среднее положение. Включив питание, резистором R10 устанавливают на выводе 2 ОУ А2 напряжение, равное нулю. Убедившись в наличии генерации (при исправных деталях и отсутствии ошибок монтажа она появляется сразу), резистором R1 устанавливают частоту прямоугольных импульсов на выходе А2 около 100 Гц на третьем поддиапазоне, а резистором R7 получают скважность импульсов, равную двум. Если конденсаторы С2…С6 подобраны точно, при переключении первых пяти поддиапазонов частота должна изменяться ровно в 10 раз. Границы поддиапазонов устанавливают кратными 1 и 30 резисторами R3 и R4 соответственно. Затем, установив частоту 10 кГц на пятом поддиапазоне, переходят на шестой и подбирают конденсатор С7 для получения частоты генерации 100 кГц. Установив на этом поддиапазоне максимальную частоту, отмечают амплитуду треугольного напряжения на выходе А1. Затем устанавливают минимальную частоту поддиапазона, и резистором R9 восстанавливают прежнюю амплитуду. Повторяя эту операцию, каждый раз уточняют частотные границы поддиапазона резисторами R3 и R4. Получив таким путем линейную АЧХ, проверяют соответствие отметок частот 10 и 100 кГц на пятом и шестом поддиапазонах. Если появилось расхождение между ними, вновь уточняют емкость конденсатора С7 и повторяют все последующие операции. Следует иметь в виду, что при совпадении отметки частоты 10 кГц на пятом поддиапазоне и 100 кГц на шестом, перекрытие по частоте на последнем получается немного меньшее и расхождение на краях может достигать 5 %. Частоты на остальных поддиапазонах кратны во всех точках шкалы значению сопротивления резистора RL Отсутствие кратности говорит о наличии заметных утечек в конденсаторах С2…С6 или загрязнений на печатной плате. Важнейшей операцией является получение синусоидального сигнала с минимумом нелинейных искажений. Для этого вначале балансируют оконечный усилитель А4. При крайнем правом (по схеме) положении движка резистора R40 устанавливают на выходе усилителя с помощью резистора R45 напряжение, равное нулю. Затем, при максимальном усилении, с помощью резистора R34 устанавливают амплитуду синусоидального сигнала («Выход 1») э пределах 7… 10 В. Регулировку формы сигнала-производят резистором R22, а его симметрирование — резистором R23 на частоте около 10 кГц (пятый поддиапазон). Значительно увереннее, чем по экрану осциллографа, эту операцию можно выполнить при наличии измерителя нелинейных искажений, Если в распоряжении радиолюбителя нет промышленного или самодельного измерителя, можно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 2. Это двойной Г-мост, настроенный на частоту 10666 Гц. Точно настроив ФГ на частоту Г-моста, что определяют по полному подавлению первой гармоники сигнала на экране осциллографа, подстраивают резисторы R22 и R23 до достижения минимальной амплитуды и симметричности напряжения гармоник на выходе 7-моста. Значительного снижения коэффициента нелинейных искажений на низкочастотных поддиапазонах можно достигнуть, если применить ту же схему, но с увеличенными в 100 раз емкостями конденсаторов. Подстройка осуществляется аналогичным образом на частоте 106,66 Гц с помощью резистора R10. Коэффициент нелинейных искажений на высокочастотных поддиапазонах при этом не меняется. Номиналы резисторов и конденсаторов Г-моста должны быть подобраны возможно точнее, во всяком случае не хуже, чем с точностью до 1…2 %.  Рис. 2. Схема настройки ФГ Затем с помощью резисторов R34, R29, R30 устанавливают на «Выходе 1» ФГ максимальную амплитуду напряжения всех трех форм, равную 10 В, а резистором R39 устанавливают равную амплитуду на «Выходе 2», предварительно сбалансировав ОУ А5 резистором R46. При желании можно установить на выходе ФГ иную максимальную амплитуду сигнала, до 20 В амплитудного значения, или проградуировать шкалу резистора R40 в среднеквадратичных значениях выходного напряжения. В последнюю очередь налаживают триггер Шмит-та; резисторами R20 и R21 устанавливаю? диапазон регулировки скважности импульсов на «Выходе 3» от 1,1 до 10. По окончании налаживания ФГ градуируют шкалы резисторов Rl, R24 и R40, а движки всех подстроечных резисторов фиксируют с помощью краски. В заключение можно отметить, что ФГ не выходит из строя вследствие кратковременных коротких замыкайий в нагрузке, но длительное замыкание может привести к перегреву выходных транзисторов усилителей. Литература 1. Абрамов А., Милехин А. Функциональный генератор. — В помощь радиолюбителю, вып. 59. — М.: ДОСААФ, 1977, с. 37. 2. Алексаков Г., Гаврилин В. Низкочастотный функциональный генератор. — Радио, № 5 — 6, 1981, с. 68. 3. Ануфриев Л. Простой функциональный генератор. — Радио, № 11, 1980, с. 42. , 4. Функциональный генератор. — Радио, № 10, 1981, с. 58. |
Похожие:
 |
Общие сведения об изделии ... |
 |
Руководство по эксплуатации содержание Генератор звуковой частоты гзч- 2500 (в дальнейшем – "генератор") предназначен для поиска мест повреждения силовых кабельных линий... |
|
Руководство по эксплуатации Генератор бензиновый Благодарим Вас за выбор бензинового генератора «sassin» в дальнейшем по тексту «генератор», предлагаемого нашей компанией. Данное... |
|
“ “ 2004 г. Генератор аэроионов биполярный габи-01 Руководство по эксплуатации Генератор выполнен на современной элементной базе с микропроцессорным управлением, позволяющим регулировать полярность и концентрацию... |
|
Инструкция по эксплуатации бензиновый генератор Перед началом работы внимательно прочитайте настоящее руководство. Никогда не используйте генератор для каких-либо целей или каким-либо... |
|
Техническое задание на проведение работ по ремонту электротехнического... Генератор типа твф-120-2У3 ст.№1, генератор типа твф-63-2ЕУ3 ст. №2 и генераторы типа твф-60-2 ст. №3, 5, 6, 7,8 |
|
Программа «Мой безопасный маршрут» Образовательная программа «Мой безопасный маршрут» Образовательная программа «Мой безопасный маршрут» является 1 общекультурным уровнем программы «Самодеятельный туризм» |
|
Эта инструкция пользователя расскажет Вам, как пользоваться и обслуживать... Следуйте инструкции, чтобы держать генератор в наилучшем рабочем виде и продлить его срок эксплуатации. Если у вас возникли какие-либо... |
|
В. Б. Никольский 26 июня 2001 года порядок Настоящий Порядок организации установки и обслуживания систем охранного видеонаблюдения разработан во исполнение постановления Правительства... |
|
Джон Тирни "Господь мой брокер" Брат Зап, а также Кристофер Бакли и Джон Тирни "Господь мой брокер"": Б. С. Г. Пресс, Азбука-классика; Москва; 2003 |
|
Зданий и сооружений ¦ ¦ сниП 04. 09-84 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Издание официальное... СНиП 04. 09-84. Пожарная автоматика зданий и сооружений/ Госстрой СССР. М.: Цитп госстроя ссср, 1988. 24с |
|
Классный час «Мой ум» в 4- классе Цели: показать детям значение ума... Оборудование: портреты учёных, пословицы, слово «энциклопедия», разные энциклопедии, презентация «Мой ум» |
|
Генератор |
|
Мой дедушка ликвидатор последствий аварии на Чернобыльской аэс Мой дедушка Абдрахманов Наиль Шамильевич присутствовал при ликвидации последствий на Чернобыльской аэс в 1986-1987 году. Мне стало... |
|
Инструкция по эксплуатации дизельный генератор Общая информация по безопасности |
|
Я родился в Москве в 1900 году 31 октября по старому стилю. Отец... Отец мой Александр Петрович Эпов уроженец степного села Кондуй, расположенного вблизи железнодорожной станции Борзя Забайкальской... |