Універсальний функціональний генератор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Введення в відносно нескладний функціональний генератор в мікросхемі МАХ038 функцій гойдання частоти і генератора міток дозволяє проводити різноманітні вимірювання, регулювання і контроль працездатності різної радіоелектронної апаратури в широкому діапазоні частот. Цікаві можливості застосування, які має цей генератор, можуть бути отримані введенням аналогічних вузлів та інші функціональні генератори, описи яких опубліковані в нашому журналі в останні два-три роки.

При проведенні низки вимірювань функціональний генератор, поряд з мультиметром і осцилографом, є обов'язковим приладом, мабуть, що входить в основний необхідний комплекс домашньої лабораторії радіоаматора.

Генератор частоти, що коливається, теж буває незамінний при дослідженні, наприклад, амплітудно-частотних характеристик. Він дозволяє спостерігати за зміною характеристик залежно від варіації параметрів досліджуваних ланцюгів, при цьому в деяких випадках час налаштування резонансних ланцюгів може бути в десятки, а то й у сотні разів менше, ніж у класичному методі дослідження АЧХ за точками.

Зазвичай в нескладних функціональних генераторах з невеликим частотним діапазоном відсутні регулювання шпаруватості прямокутних імпульсів, а також в часі прямого і зворотного ходу напруги пилкоподібної форми, немає можливості отримання частотно-або широтноімпульсного модульованого сигналу. Що стосується генераторів частоти, що коливається, то в них зазвичай багато резонансних контурів, вони важкі в налаштуванні, їх виготовлення часто не під силу і радіоаматорам середньої кваліфікації.

У простих ГКЧ [2] зазвичай відсутні сигнали частотних міток, і тому без частотоміра користі від таких приладів дуже мало.

Пропонований до уваги радіолюбителів-конструкторів генератор вільний від перерахованих недоліків. Більшість приладу зібрана на цифрових мікросхемах, що максимально полегшує його налагодження. Виготовити його може навіть радіоаматор із невеликим стажем. В описі наведено рекомендації щодо зміни деяких характеристик "під свій смак".

Основні технічні характеристики генератора

Робочий діапазон частот розбитий на дев'ять піддіапазонів:

1) 0,095 Гц ... 1,1 Гц;

2) 0,95 Гц... 11 Гц;

4) 95 Гц ... 1100 Гц;

5) 0,95 кГц ... 11 кГц;

6) 9,5кГц...110 кГц;

7) 95кГц...1100 кГц;

8) 0,95 МГц... 1 МГц;

9) 9 МГц ... 42 МГц *.

Форма вихідного сигналу - прямокутна, синусоїдальна, трикутна, пилкоподібна. Розмах вихідної напруги від піку до піку (на опорі навантаження RH = 50 Ом) - 1 ст.

Швидкість прямокутних імпульсів - 0,053... 19. Регулювання частоти та шпаруватості вихідного сигналу - взаємонезалежне.

Сигнали частотних міток можна встановлювати з інтервалами 10 та 1 МГц, 100, 10 та 1 кГц, а також 100 Гц.

Максимальна частота, що модулює, по входах ШІМ і ЧС - 2 МГц, девіація частоти Fo (ЧМ) зовнішнім модулюючим сигналом - до ±50 %.

Основу генератора (його схема наведено на рис. 1) становить мікросхема МАХ038 фірми MAXIM, докладний опис якої наведено в [1].

(Натисніть для збільшення)

"Девіація" знаходиться у крайньому нижньому за схемою положенні. Форма вихідного сигналу генератора визначається логічними рівнями на входах АТ, А1 та залежить від положення перемикача SA6. Було помічено вплив нестабільності сигналів для входів АТ і А1 на загальну нестабільність частоти генерації. Для цілі мінімізації даного ефекту призначені конденсатори С12, С13, що зменшують рівень наведень та пульсації джерела живлення.

Частота сигналу, що генерується, залежить від ємності СF, підключеної до висновку COSC (конденсатори С1 - С8) напруги на вході SADJ і струму, що втікає, на вхід IIN. Вибір піддіапазону здійснюється перемикачем SA1. Плавне регулювання частоти всередині піддіапазону відбувається по входу IIN. Величина струму, що надходить на вхід, визначається опором резисторів R12, R13, коефіцієнтом посилення ОУ DA1.1 та положенням движка змінного резистора R 20. Для піддіапазонів 2 - 8 вона становить 21 ... 240 мкА. При переході на 9 піддіапазон збільшується масштаб посилення DA1.1 за рахунок зменшення ООС (введення R19) і величина струму IIN зростає до 160 ... 750 мкА. Це необхідно через обмеження мінімально допустимої величини ємності CF 20 пФ. При перемиканні перший піддіапазон вводиться R17, зменшуючи падіння напруги на R20, R21 вдесятеро і зменшуючи відповідно IIN до 2,1...24 мкА.

Таким чином, для піддіапазонів 1 - 8 коефіцієнт перекриття дорівнює 11 і при перемиканні з одного піддіапазону на інший вихідна частота змінюється в 10 разів, що дозволяє використовувати одну шкалу проградуйовану плавного зміни частоти. Для дев'ятого діапазону потрібна окрема шкала, він більш розтягнутий, коефіцієнт перекриття – близько 4,7. Для кожного конкретного екземпляра DA2 краще експериментально підбирати ширину дев'ятого діапазону значенням граничної частоти генерації мікросхеми. У будь-якому випадку для розширення, звуження або зсуву діапазонів частот можна скористатися формулами:

Fmin-UminR9/[CFR' ·(R12+R13)];

Fmax UmaxR9/[CFR' ·(R12+R13)],

де Umin= 5R21/(R20+R21), Umax= 5, R' = R18 - для піддіапазонів 1 - 8, R'= R19 - для піддіапазону 9; CF= C1 ...C8 (для відповідного піддіапазону).

Параметри, представлені у формулах, вимірюються відповідно: F – у кілогерцях, U – у вольтах, R – в омах, С – у пікофарадах.

Слід зазначити, що з першого поддиапазона через введення резистора R17 величини Umin і Umax, підставляемые у формули до розрахунку частоти, необхідно зменшити у десять разів щодо отриманої. Конденсатори С10, С11 призначені для поліпшення стабільності постійної напруги, що надходить на вхід 5 0У DА1.1.

Відносне розлад частоти (±50 % від F0) здійснюється резистором R4 (SA3 в положенні "F0"). Для отримання частотно-модульованих коливань на вхід ЧС подають зовнішній сигнал, що модулює, і переводять SA3 у верхнє за схемою положення (положення ЧС).

Для широтно-імпульсної модуляції використовують відповідний вхід ШІМ; регулювання шпаруватості проводиться резистором R2. Поняття "скважність" тут застосовується дещо умовно, точніше - це зміна співвідношення позитивної напівхвилі щодо тривалості періоду у відсотках: для прямокутних коливань це дійсно шпаруватість, але для коливань трикутної форми - це співвідношення часу прямого та зворотного ходу (сигнал змінюється від "прямої" пилки) до "зворотної"), для синусоїдального сигналу - зміна (спотворення) форми сигналу. Останнє може бути корисним для мінімізації коефіцієнта гармонік генератора підстроюванням форми синусоїди.

Амплітуда модулюючих сигналів для входів ЧС та ШІМ повинна бути не більше ±2,3 Ст.

Перемикачі SA4, SA5 призначені для відключення управління шпаруватістю та частотою по входах DADJ і FADJ мікросхеми DA2, при цьому шпаруватість встановлюється рівною 2 (50%), а частота точно відповідає виставленій резистором R20.

Вихідний сигнал надходить із виходу OUT DA2 через резистор R44 на гніздо "Вихід генератора 1". Входи COSC, DADJ, FADJ мікросхеми дуже чутливі до зовнішніх наведень, їх з'єднання з перемикачами доцільно проводити екранованим кабелем або вузол генератора розташувати в екранованому відсіку.

Для регулювання рівня вихідного сигналу зручно користуватися зовнішнім атенюатором, що підключається між виходом генератора та входом досліджуваного пристрою. Можна рекомендувати атенюатор, наведений у [2], він забезпечує діапазон послаблення від 0 до 64 дБ з кроком 1 дБ і добре узгоджується з вхідним та вихідним опором.

У режимі коливання частоти вхід "√" генератора з'єднують з відповідним виходом осцилографа. Управління частотою ГКЧ синхронно з розгорткою осцилографа проводиться на вході NN мікросхеми DA2. Сигнал зі входу надходить на конденсатор С9 де відсікається постійна складова. Далі з двигуна змінного резистора R6, який регулює розмах керуючого сигналу і відповідно ширину смуги гойдання генератора, надходить на підсилювач-суматор, що інвертує, DA1.1. Підсумований з постійною складовою, що визначає центральну частоту гойдання і регульовану резистором R20 сигнал надходить на вхід UN DA2. Стабілітрон VD1 обмежує максимально допустимий струм для входу IIN до рівня 750 мкА.

Генератор частотних міток складається з генератора, що задає, на DD1.1 - DD1.3, дільників на DD3 і DD4, тригера DD5.1 ​​і компаратора на DA1.4. Кварцовий генератор, що задає, виробляє сигнал частотою 10 МГц, який надходить на вхід дільника DD3 (коефіцієнт поділу 10). Далі з виходу DD3 сигнал 1 МГц надходить на вхід дільника зі змінним коефіцієнтом розподілу DD4. Залежно від положення перемикача SA7.1 на вході тригера DD5.1 ​​буде присутній сигнал частотою 10 МГц, 1 МГц або сигнал, частота якого визначена коефіцієнтом поділу DD4. На входи JK-тригера надходить із виходу SYNC DA2 сигнал, частота якого дорівнює частоті вихідного сигналу генератора, а фаза зрушена на 90 град. До виходу тригера підключений ФНЧ на елементах R40 С22-С27 (частота зрізу визначається положенням SA8).

Таким чином, на вході компаратора DA1.4 отримуємо низькочастотні биття вихідної частоти генератора та частот, кратних частоті на тактовому вході DD5.1. Амплітуда биття тим вище, чим ближче розташовані вищезгадані складові по осі частот. Отже, при плавній зміні вихідної частоти генератора сигналу на вході DA1.4 будуть присутні сплески сигналу биття, що вказують на кратність частоти вихідного сигналу генератора частоті сигналу міток. Ширина сплесків (у часі) залежить від ширини смуги ФНЧ і визначається положенням SA8, це зроблено для отримання чітких міток за різних смуг огляду і на різних діапазонах генератора. Резистором R36 визначається поріг спрацьовування компаратора, відсікаючи шуми биття нижче заданої амплітуди. Амплітуда міток регулюється резистором R46 і складається з основним сигналом R45. Коефіцієнт розподілу DD4 вибирається перемикачем SA7.2 і дозволяє отримати на виході дільника сигнал із частотами 100, 10, 1 кГц, 100 Гц. При положенні SA7 двох крайніх (верхніх за схемою) положеннях DD4 виробляє одноразовий рахунок і зупиняється - сигналу з його виході Q немає.

Для розширення можливостей генератора можна доповнити сітку частот сигналу міток необхідним набором частот, наприклад 465 кГц, для налаштування радіоприймачів УПЧ. У цьому випадку коефіцієнт розподілу вибирають виходячи з формули:

N = М (1000Р1 + 100Р2 + 10РЗ + Р4) + Р5,

де N – коефіцієнт поділу; М - модуль, який визначається кодом на Ка, Кb, Кс; Р1 - множник тисяч визначається кодом на J2, J3, J4; Р2, РЗ, Р4 - множники сотень, десятків, одиниць, вони визначаються кодом на J13-J16, J9-J12, J5-J8; Р5 - залишок, що визначається кодом J1-J4.

Детальний опис роботи мікросхеми К564ІЕ15 наведено у [3]. Генератор має окремий вихід "Мітки", який може бути корисним у ряді вимірювань, де необхідно мати зразкову кварцовану частоту.

Допоміжний генератор звукової частоти на DA1.2 зібраний за типовою схемою, він може використовуватися для модуляції основного генератора частотою або широтно-імпульсної модуляції або як окремий генератор.

Детектор (рис. 2) зібраний за схемою подвоєння напруги та дозволяє працювати в діапазоні 10 кГц...50 МГц при використанні частоти розгортки осцилографа не більше 100 Гц.

Для дослідження низькочастотних ланцюгів частота розгортки має бути дуже низькою, застосування звичайного осцилографа не дозволяє бачити АЧХ. За наявності запам'ятовує осцилограф можливе спостереження частотних характеристик, починаючи з частоти 0,1 Гц. При цьому необхідно застосувати інший вхідний ланцюг синхронізації, наприклад, показаний на рис. 3.

Також для цього краще виготовити окрему детекторну головку, збільшивши ємності конденсаторів С1 і С2 (див. рис. 2). Збільшення їхньої ємності розширює частотний діапазон знизу, одночасно зменшуючи допустиму частоту розгортки осцилографа. Для отримання міток на низьких частотах необхідно вибрати відповідний коефіцієнт розподілу DD4 і замість фільтра на R40, С22-С27 застосувати високодобротний фільтр; обмеження все ж таки є - виділити биття на низьких частотах важко.

Блок живлення (рис. 4) зібраний за звичайною схемою і виробляє напруги живлення ±5 В і +12 В. Струми споживання по відповідних шинах не перевищують зазначених меж: +5 В - 300 мА; -5 В - 100 мА; +12 В-50 мА; -12-50 мА.

У пристрої використані резистори МЛТ 0,125, як змінні допускається використовувати СП, СП0, СП4. Частотнозадаючі конденсатори повинні мати малий ТКЕ - застосовні серії КЛС, КМ-5 (С5-С8), К73-9, К73-16, К73-17 (С2-С4). Полярний конденсатор С1 – К52-1 з малим струмом витоку; інші конденсатори – будь-які. Перемикачі SA1, SA6-SA8 - ПГ. Мікросхеми DD1 - DD3, DD5 замінні на аналогічні серії К155, К555, К533, потрібно лише враховувати відповідну зміну струму споживання. Мікросхему серії 564 або К564 (DD4) цілком замінить К561ІЕ15.

Друкована плата генератора не розроблялася. При розміщенні елементів і з'єднань на платі необхідно якнайдалі рознести всі ланцюги, пов'язані з входами (висновки 3-10) DA2 від інших ланцюгів.

Налаштування генератора починають з підбору конденсаторів С1-С6, щоб при перемиканні діапазонів частота змінювалася точно вдесятеро. Конденсатори С7, С8 краще додатково підібрати після остаточного складання конструкції, так як на загальну ємність CF для піддіапазонів 8,9 впливають ємність кабелю сполучного, монтажна та інші паразитні ємності.

Після цього градуюють дві шкали для резистора R20 (для піддіапазонів 1-8 та 9). Далі перевіряють форму вихідного сигналу в залежності від положення SA6 та межі регулювання шпаруватості та розладу. Діапазон їх регулювання можна змінити, перерахувавши дільник R1-R4, враховуючи при цьому, що напруги на входах FADJ і DADJ повинні бути в межах ±2,3 В. Потім на вхід "√" подають сигнал від осцилографа, вхід Y осцилографа підключають до висновку 7 DA1.1, двигун резистора R20 виставляють на середину одного з піддіапазонів, R6 ставлять у верхнє за схемою положення і підбором R5 домагаються, щоб сигнал на виведенні 7 DA1.1 був у межах 0,2...7,5 В. Це відповідає максимальній смузі гойдання. Всередині смуги частота може змінюватися в 300 разів, зменшення цього значення опір R5 збільшують до необхідної величини.

Налаштування генератора частотних міток починають з установки частоти генератора, що задає. Частотомір підключають до виведення 6 DD1.3 і підстроюванням конденсатора С18 виставляють частоту, що дорівнює 10 МГц. Далі перевіряють відповідність частот на виході частот міток положенням перемикача SA7. Після цього перевіряють наявність сигналу биття на виводі 13 DA1.4 та резистором R36 виставляють поріг спрацювання компаратора до отримання чітких вузьких міток на виході DA1.4. На цьому налаштування генератора можна вважати закінченим.

Допоміжний генератор звукової частоти на DA1.2 (рис. 1) налаштовують підстроюванням R23 до отримання стійкої генерації синусоїдального сигналу.

Налаштування блоку живлення полягає у виставленні відповідних вихідних напруг за допомогою резисторів R1, R4, R6.

Для дослідження АЧХ збирають установку за схемою на рис. 5.

Перемикач SA6 переводять у положення генерації синусоїдального сигналу. Передбачуване розташування АЧХ виставляють перемикачем SA1 та резистором R20, резистором R6 встановлюють необхідну смугу гойдання (огляду). За допомогою перемикача SA7 вибирають необхідні частотні позначки. Перемикач SA8 домагається отримання на екрані осцилографа чітких стійких міток. Змінюючи параметри досліджуваного пристрою, відстежують зміну характерних точок АЧХ: частотою - щодо міток, амплітудою - щодо положень атенюатора.

*Верхня частота дев'ятого піддіапазону визначається конкретним екземпляром мікросхеми МАХ038: її типове значення - близько 40 МГц, мінімальне - 20 МГц.

література

1. Ковальов В. Багатофункціональний генератор МАХ038. – Радіо, 1996, № 10, с. 53.
2. Нечаєв І. Функціональний генератор з діапазоном частот 0,1 Гц... 10 МГц. – Радіо, 1997, № 1, с. 34,35.
3. Скрипник В. А. Прилади для контролю та налагодження радіоаматорської апаратури. - М: Патріот, 1990, с. 5.
4. Алексєєв С. Застосування мікросхем серії К561. – Радіо, 1987, № 1, с. 43.

Автор: А.Матикін, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Ароматні гнізда 02.02.2003 Як стверджують французькі орнітологи, синиці, що живуть на Корсиці, вплітають у свої гнізда ароматичні рослини. Найбільш популярні лаванда, м'ята, деревій та лимонна м'ята. Іноді птахи викидають засохлі трави і підкладають свіжі, а якщо навмисне видалити гілочки ароматних рослин, синиці відразу ж приносять поповнення. Вчені припускають, що фітонциди, що виділяються травами, вбивають або відганяють мікробів, кліщів, бліх, пухоїдів та інших паразитів.

Інші цікаві новини:

▪ Застосування компонентів модульного смартфона Ara для електроніки, що носиться.

▪ Стадіон виробляє електроенергію

▪ Монітори ViewSonic серії VX52

▪ Жителі країн із мігрантами посміхаються частіше

▪ Мініроботи BeerBots для прискорення бродіння пива

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Вимірювальна техніка. Добірка статей

▪ стаття Увінчати лаврами. Крилатий вислів

▪ статья Які птахи допомагали японцям та китайцям на рибалці? Детальна відповідь

▪ стаття Зайцегуб п'янкий. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Як і навіщо міняти алюміній на мідь. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Фокус-перевертень. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024