Меню

Простейшая схема генератора низкой частоты



Генератор НЧ радиолюбителя-конструктора

Генератор НЧ является одним из самых необходимых приборов в радиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты. Генератор НЧ может быть источником НЧ сигнала, необходимого для работы других приборов ( измерительных мостов, модуляторов и др. ).
Желательно чтобы генератор вырабатывал не только синусоидальное, но и прямоугольное напряжение, логического уровня, скважность и амплитуду которого можно регулировать.


Принципиальная схема генератора показана на Рис.1 . Схема состоит из низкочастотного синусоидального генератора на операционном усилителе А1 и формирователя прямоугольных импульсов на микросхеме D1.
Схема синусоидального генератора традиционная. Операционный усилитель, при помощи положительной обратной связи ( С1-С3, R3, R4, R5, C4-C6 ) выполненной по схеме моста Винна, приведён в режим генерации. Избыточная глубина положительной обратной связи, приводящая к искажению выходного синусоидального сигнала, компенсируется отрицательной ОС R1-R2. Причём R1 подстроечный, чтобы с его помощью можно было установить величину ОС такой, при которой на выходе операционного усилителя неискажённый синусоидальный сигнал наибольшей амплитуды.

Лампа накаливания включена на выходе ОУ в его цепи обратной связи. Вместе с резистором R16 лампа образует делитель напряжения, коэффициент деления которого зависит от протекающего через него тока ( лампа Н1 выполняет функции терморезистора, увеличивая своё сопротивление от нагрева, вызванного протекающим током ).
Частота устанавливается двумя органами управления, – переключателем S1 выбирают один из трёх поддиапазонов «20-200 Гц», «200-2000 Гц» и «2000-20000 Гц». Реально диапазоны немного шире и частично перекрывают друг друга. Плавная настройка частоты производится сдвоенным переменным резистором R5. Желательно чтобы резистор был с линейным законом изменения сопротивления. Сопротивления и законы изменения составных частей R5 должны быть строго одинаковыми, поэтому применение самодельных сдвоенных резисторов ( сделанных из двух одиночных ) недопустимо. От точности равенства сопротивлений R5 сильно зависит коэффициент нелинейных искажений синусоидального сигнала.
На оси переменного резистора закреплена ручка со стрелкой и простая шкала для установки частоты. Для точной установки частоты используют цифровой частотомер.
Выходное напряжение плавно регулируют переменным резистором R6. С этого резистора поступает НЧ напряжение на милливольтметр, чтобы можно было установить необходимое выходное напряжение. Понизить установленное значение в 10 и 100 раз можно при помощи аттенюатора на резисторах R12-R14.
Максимальное выходное напряжение НЧ генератора 1,0V.
Для формирования импульсов служит ключ на транзисторе VT2 и три логических элемента на микросхеме D1. Выходной уровень КМОП логики.
Транзистор VT2 включён по схеме ключа. Это значит, что при достижении на эго базе напряжения определённого уровня он лавинообразно открывается. На базу транзистора переменное напряжение с выхода генератора подаётся через делитель R9-R10. При помощи R9 можно установить величину минимального напряжения, при котором открывается VT2. Благодаря диоду VD1, который создаёт на эмиттере транзистора небольшое отрицательное напряжение смещения, этот порог можно устанавливать от 0,1 до 1V. То есть, до максимального значения выходного напряжения генератора. В зависимости от того, как установлен этот порок, транзистор VT2 будет открываться и закрываться на определённых участках положительной полуволны низкочастотного напряжения. И от этого будет зависеть ширина импульсов, возникающих на коллекторе транзистора. Окончательно прямоугольную форму импульсам предают элементы микросхемы D1. С гнёзд Х4 и Х5 можно снимать противофазные импульсы.

Регулируют амплитуду выходных прямоугольных импульсов изменяя напряжение питания микросхемы D1 в пределах от 9,5 до 3,5V. Регулятор напряжения выполнен на транзисторе VT1.
Выключают генератор тумблером на два положения S2, отключающим генератор от источника двуполярного напряжения ±10V.


Большинство деталей расположено на печатной плате рис.2 . ( 110 х 42 мм ). Плата устанавливается в корпус перпендикулярно передней панели. Все регуляторы-резисторы, переключатели и разъёмы расположены на передней панели. Многие детали ( на Рис.2 ) смонтированы на их выводах.
Переключатель S1 галетный на три направления. Используется только два направления. Выключатель S2 – тумблер на два направления. Все разъёмы типа «Азия» от видеотехники. Дроссели L1 и L2 – от модулей цветности старых телевизоров УСЦТ, но можно использовать любые дроссели индуктивностью не менее 30 мкГн. Лампа накаливания Н1 – индикаторная с гибкими проволочными выводами ( похожа на светодиод ), на напряжение 6,3V и ток 20 mA. Можно использовать и другую лампу на напряжение 2,5-13,5V и ток не более 0,1А.

Налаживать генератор желательно используя частотомер и осциллограф. В этом случае, подстройкой резистора R1 добиваются максимального и неискажённого переменного синусоидального напряжения на выходе генератора, во всём диапазоне частот ( это, обычно, соответствует величине выходного переменного напряжения 1V ). Затем, более точным подбором R4 и R3 ( эти сопротивления должны быть одинаковы ) устанавливают диапазоны перестройки частоты. Если используются недостаточно точные конденсаторы С1-С6 может понадобиться их подбор или включение параллельно им «достроечных» конденсаторов меньшей ёмкости.
Если нет осциллографа, настроить генератор с удовлетворительным качеством можно и при помощи милливольтметра переменного тока. Нужно установить R6 в положение максимального выходного напряжения ( вверх по схеме ), подключить милливольтметр в Х1 и подстроить R1 так, чтобы милливольтметр показывал где-то 0,8 – 1,1V во всём частотном диапазоне. автор Иванов А .

источник: ” РАДИОКОНСТРУКТОР “, 3 – 2007, стр. 14-17

Читайте также:  Ремонт генераторов ваз в ростове

Источник

ГЕНЕРАТОРЫ НИЗКИХ ЧАСТОТ НА МИКРОСХЕМАХ

Генераторы низких частот предназначены для получения на выходе устройства периодических низкочастотных электрических сигналов с заданными параметрами (форма, амплитуда, частота сигнала).

Микросхема КР1446УД1 (рис. 35.1) представляет собой сдвоенный гай- to-rail ОУ общего назначения. На основе этой микросхемы могут быть созданы устройства разнообразного назначения, в частности, генераторы электрических колебаний, схемы которых приведены на рис. 35.2—35.4 [35.1]. Генератор (рис. 35.2):

♦ одновременно и синхронно вырабатывает импульсы напряжения прямоугольной и пилообразной формы;

♦ имеет единую для обоих ОУ искусственную среднюю точку, образованную делителем напряжения R1 и R2 [35.1].

На первом из ОУ построен интегратор, на втором — триггер Шмитта с широкой петлей гистерезиса (UraCT=UnHT;R3/R5), точными и стабильными порогами переключения. Частота генерации определяется по формуле:

f =———– и составляет для указанных на схеме номиналах 265 Ги. С

Рис. 35.7. Цоколевка и состав микросхемы КР 7446УД7

Рис. 35.2. Схема генератора прямоугольных- треугольных импульсов на микросхеме КР1446УД 7

изменением напряжения питания от 2,5 до 7 В эта частота изменяется не более чем на 1 %.

Усовершенствованный генератор (рис. 35.3) вырабатывает импульсы прямоугольной формы, причем их частота зависит от величины управляющего

Рис. 35.3. Схема управляемого генератора прямоугольных импульсов

входного напряжения по закону

При изменении

входного напряжения от 0,1 до 3 В частота генерации линейно возрастает от 0,2 до 6 кГц [35.1].

Частота генерации генератора прямоугольных импульсов на микросхеме КР1446УД5 (рис. 35.4) линейно зависит от величины приложенного управляющего напряжения и при R6=R7 определяется как:

5 В частота генерации линейно возрастает от 0 до 3700 Гц [35.1].

Рис. 35.4. Схема генератора, управляемого напряжением

-. Так, при изменении входного напряжения от 0,1 до

На основе микросхем TDA7233D, используя в качестве единой основы базовый элемент, рис. 35.5, а, можно собрать достаточно мощные генераторы импульсов (звуковые генераторы), а также преобразователи напряжения, рис. 35.5 [35.2].

Схема генератора (рис. 35.5, 6, верхняя) работает на частоте 1 кГц, которая определяется подбором элементов Rl, R2, Cl, С2. Емкость переходного конденсатора С задает тембр и громкость сигнала.

Схема генератора (рис. 35.5, б, нижняя), вырабатывает двухтональный сигал при условии индивидуального подбора емкости конденсатора С1 в каждом из использованных базовых элементов, например, 1000 и 1500 пФ.

Читайте также:  Как установить генератор ваз 2114

Преобразователи напряжения (рис. 35.5, в) работают на частоте около 13 кГц (емкость конденсатора С1 снижена до 100 пФ):

♦ верхний — вырабатывает отрищ гельное относительно общей шины напряжение;

♦ средний — вырабатывает удвоенное относительно напряжения питания положительное;

♦ нижний — вырабатывает в зависимости от коэффициента трансформации разнополярное равновеликое напряжение с гальванической (при необходимости) развязкой от источника питания.

Рис. 35.5. Схемы нештатного применения микросхем TDA7233D: а – базовый элемент; б — в качестве генераторов импульсов; в — в качестве преобразователей напряжения

При сборке преобразователей следует учитывать, что на диодах выпрямителей теряется заметная часть выходного напряжения. В этой связи в качестве VD1, VD2 рекомендуется использовать диоды Шоттки. Ток нагрузки бестрансформаторных преобразователей может достигать 100—150 мА.

Генератор прямоугольных импульсов (рис. 35.6) работает в диапазонах частот 60—600 Гц\ 0,06—6 кГц; 0,6—60 кГц [35.3]. Для коррекции формы генерируемых сигналов может быть использована цепочка (нижняя часть рис. 35.6), подключаемая к точкам А и В устройства.

Охватив ОУ положительной обратной связью, нетрудно перевести устройство в режим генерации прямоугольных импульсов (рис. 35.7).

Генератор импульсов с плавной перестройкой частоты (рис. 35.8) может быть выполнен на основе микросхемы DA1 [35.4]. При использовании в качестве DA1 1/4 микросхемы LM339 регулировкой потенциометра R3 рабочая частота перестраивается в пределах 740— 2700 Гц (номинал емкости С1 в первоисточнике не указан). Исходная частота генерации определяется произведением C1R6.

Рис. 35.8. Схема широкодиапазонного перестраиваемого генератора на основе компаратора

. Рис. 35.7. Схема генератора прямоугольных импульсов на частоту 200 Гц

Рис. 35.6. Схема НЧ-генератора прямоугольных импульсов

На основе компараторов типа LM139, LM193 и им подобных могут быть собраны:

♦ генератор прямоугольных импульсов с кварцевой стабилизацией (рис. 35.9);

Генератор стабильных по частоте колебаний или так называемый «часовой» генератор прямоугольных импульсов может быть выполнен на компараторе DAI LTC1441 (или ему подобном) по типовой схеме, представленной на рис. 35.10. Частота генерации задается кварцевым резонатором Ζ1 и составляет 32768 Гц. При использовании линейки делителей частоты на 2 на выходе делителей получают прямоугольные импульсы частотой 1 Гц. В небольших пределах рабочую частоту генератора можно понижать, подключая параллельно резонатору конденсатор небольшой емкости.

Обычно в радиоэлектронных устройствах используют LC и RC-генераторы. Менее известны LR-генераторы, хотя на их основе могут быть созданы устройства с индуктивными датчиками,

Рис. 35.11. Схема LR-генератора

Рис. 35.9. Схема генератора импульсов на компараторе LM 7 93

Рис. 35.10. Схема «часового» генератора импульсов

металлоискатели, обнаружители электропроводки, генераторы импульсов и т. д.

На рис. 35.11 приведена схема простого LR-геиератора прямоугольных импульсов, работающего в диапазоне частот 100 Гц — 10 кГц [35.6]. В качестве индуктивности и для звукового

контроля работы генератора используется телефонный капсюль ТК-67. Перестройка частоты осуществляется потенциометром R3.

Генератор работоспособен при изменении напряжения питания от 3 до 12,6 В. При понижении напряжения питания с 6 до 3—2,5 В верхняя частота генерации повышается с 10—11 кГц до 30—60 кГц.

Диапазон генерируемых частот может быть расширен до 7—1,3 МГц (для микросхемы К140УД1А) при замене телефонного капсюля и резистора R5 на катушку индуктивности. В этом случае при отключении диодного ограничителя на выходе устройства можно получить сигналы, близкие к синусоиде. Стабильность частоты генерации устройства сопоставима со стабильностью RC-генераторов.

Простые генераторы звуковых сигналов (рис. 35.12) могут быть выполнены на микросхемах К538УНЗ [35.7]. Для этого достаточно вход и выход микросхемы соединить конденсатором или его аналогом — пьезокерамическим капсюлем. В последнем случае капсюль выполняет также роль звукоизлучагеля.

Читайте также:  Генератор биндов в кс соурс

Частоту генерации можно менять, подбирая емкость конденсатора. Параллельно или последовательно пьезокерамическому капсюлю для подбора оптимальной частоты генерации можно включить конденсатор. Напряжение питания генераторов 6—9 В.

Рис. 35.72. Генераторы звуковых частот на микросхеме

Для экспресс-проверки ОУ может быть использована схема генератора звуковых сигналов, представленная на рис. 35.13 [35.8]. Тестируемую микросхему DA1 типа К140УД6, К140УД7, К140УД608у К140УД708 или иных, имеющих аналогичную цоколевку, вставляют в панельку, после чего включают питание. В случае, если микросхема исправна, пьезокерамический капсюль НА1 излучает звуковой сигнал.

Рис. 35.13. Схема звукового генератора — испытателя ОУ

Рис. 35.14. Схема генератора прямоугольных импульсов на ОУКР1438УН2

Рис. 35.15. Схема генератора синусоидальных сигналов на ОУКР1438УН2

Генератор сигналов прямоугольной формы на частоту 1 кГц, выполненный на микросхеме КР1438УН2, показан на рис. 35.14 [35.9]. Генератор стабилизированных по амплитуде синусоидальных сигналов на частоту 1 кГц приведен на рис. 35.15 [35.9].

Схема генератора [35.10], вырабатывающего сигналы синусоидальной формы, представлена на рис. 35.16. Этот генератор работает в диапазоне частот 1600—5800 Гц, хотя при частотах свыше 3 кГц форма сигнала все более отдаляется от идеала, а амплитуда выходного сигнала падает на 40 %. При десятикратном увеличении емкостей конденсаторов С1 и С2 полоса перестройки генератора с сохранением синусоидальной формы сигнала понижается до 170—640 Гц при неравномерности амплитуды до 10 %.

Рис. 35.7 7. Схема генератора синусоидальных колебаний на частоту 400 Гц

Рис. 35.76. Схема генератора синусоидального напряжения

Схема генератора синусоидальных колебаний, работающего на фиксированной частоте, показана на рис. 35.17 [35.11].

Рабочая частота генератора определяется номиналами элементов СЗ—С5 и R4—R6. Для указанных на схеме номиналах генератор работает на частоте 400 Гц. Выходной сигнал на выводе 6 микросхемы DA1 достигает 0,5 В. Резистивным делителем R7 и R8 уровень выходного напряжения устройства регулируется в пределах от 0 до 25 мВ.

Рис. 35.18. Схема НЧ-генератора синусоидальных сигналов

Генератор синусоидальных сигналов (рис. 35.18), работающий на фиксированной частоте 1,1 кГц, выполнен на микросхеме К140УД2. Хотя

в этом качестве можно использовать практически любую микросхему аналогичного назначения [35.12]. Для перестройки частоты генерации последовательно с резисторами R4 и R5 следует включить сдвоенный потенциометр. Ступенчато частоту генерации можно изменять, переключая емкости конденсаторов С2 и СЗ.

Рабочая частота генератора определяется по формулегде

/— в Гц\ R — в Ом; С — в Ф. Конденсаторы СЗ—СЮ — керамические.

Рис. 35.19. Схема многодиапазонного генератора синусоидальных сигналов

Четырехдиапазонный генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина выполнен на операционном усилителе СА3240 фирмы Harris Semiconductor, рис. 35.19 [35.13]. Эта микросхема отличается исключительно высоким входным сопротивлением (1,5 ТОм) и способна работать до частоты 4,5 МГц. Микросхема предназначена для замены распространенной микросхемы 741 (отечественный аналог К140УД6, К140УД7).

Генератор синусоидальных сигналов с плавной перестройкой рабочей частоты может быть выполнен по схеме, представленной на рис. 35.20 [35.14]. Выходное напряжение генератора в диапазоне частот 50 Гц —100 кГц составляет 2,5 В. При напряжении питания 12 В устройство потребляет ток до 20 мА. Коэффициент гармоник не превышает 0,02 %.

В мостовом генераторе (рис. 35.21) при выполнении условия R1=R2=R и С1=С2=С при R3=R4=R5 частота выходного сигнала синусоидальной формы

определяется из выражения f = г Д е / в кГц, R — в кОм, С ■

Рис. 35.20. Схема перестраиваемого генератора низкочастотных синусоидальных колебаний

Рис. 35.21. Схема мостового генератора синусоидальных сигналов

При R=1 кОм и С=0,1 мкФ частота генерируемого сигнала равна 1 кГц. Амплитуду выходного сигнала регулируют подбором номинала резистора R3 [35.15].

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Источник