ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ ГЕНЕРАТОР

В якості джерел випробувальних сигналів радіоаматори останнім часом все частіше використовують так звані функціональні генератори. Основа такого приладу – кільце з виконаних на ОП тригера Шмітта і інтегратора: вихід першого з пристроїв з'єднаний з входом другого, а вихід останнього – з входом першого. У подібній системі виникають коливання, причому на виході тригера Шмітта з'являється напруга прямокутної форми, на виході інтегратора – трикутній. Розмах трикутного напруги залежить від різниці рівнів спрацьовування (гістерезису) тригера, швидкість наростання (спадання) – від параметрів інтегруючої RC-ланцюга,. тому частота генерованих коливань визначається і тим, і іншим. Синусоїдальна напруга формується з трикутного спеціальним пристроєм: апроксимуючої діодним ланцюгом, диференційним каскадом чи ще одним інтегратором.

Описані в радіоаматорського літературі функціональні генератори та їх синусоїдальні перетворювачі зібрані зазвичай на дискретних елементах або ОУ широкого застосування і вимагають для харчування одно-або дво-полярного стабілізованої напруги. Пропоноване увазі читачів пристрій – перший досвід використання у функціональному генераторі мікросхеми К548УН1, призначеної для попереднього посилення сигналів ЗЧ. Як з'ясувалося, в незвичайному включення підсилювачі мікросхеми добре працюють при напрузі живлення 4 … 4,5 В, забезпечуючи достатню лінійність виробляє напругу в діапазоні частот 2 … 20 000 Гц.

Як і решта приладів-приставки комплексу, генератор відносно простий і зібраний з доступних деталей, має непогані технічні характеристики. Недоліком є досить значний (до 5%) коефіцієнт гармонік Кг синусоїдальної напруги (втім, це властиво

всім функціональним генераторів), тому прилад непридатний для оцінки спотворень, що вносяться високоякісної звуковідтворювальною апаратурою. Це обмеження виконуваних вимірювань (в порівнянні з традиційними RC-генераторами) з лишком окупається різноманітністю вихідних сигналів, за допомогою яких стають можливими нові, цікаві дослідження.

Основні технічні характеристики

Робочий діапазон частот,

Гц

2 20 000

(2 20

20 200,

200 2 000

2 000 20 000)

Зміна частоти при зменшенні напруги харчування з 4,5 до 4 У% не більше

2,5

Вихідна напруга, мВ синусоїдальна (середньоквадратичне значення)

770 7 7

(770 77

77 7 7)

прямокутне і трикутне (розмах)

2180 22

(2180 220, 220 22)

Швидкість наростання напруги прямокутної форми, В / мкс

2

Вихідний опір, Ом

10

Мінімальний опір навантаження, Ом

600

Споживаний струм (без навантаження), мА

7

Напруга на виході генератора можна змінювати стрибком на 20 дБ і плавно в межах такого ж значення. Передбачений захист від короткого замикання в навантаженні. Є вихід з рівнями ТТЛ, до якого можна підключити до 20 входів мікросхем серії K155, а також вихід для запуску розгортки осцилографа. Для живлення використовується гальванічна батарея авометра. Генератор може працювати одночасно з описаними у попередніх номерах журналу мікровольтметр і фазомером-частотоміром.

Принципова схема приладу приведена на рис. 1. Тригер Шмітта зібраний на підсилювачі DA1.1. Позитивна зворотній зв'язок, що надає тригера гістерезисних властивості, створюється через резистор R1, негативна (По постійному напрузі) – через ланцюг R3C1.

Верхній рівень вихідного сигналу тригера Шмітта на мікросхемі К548УН1 залежить від напруги живлення [Л]. Стабілізація цього рівня здійснюється ланцюгом, що складається з стабілітрон VD1 і емітерний переходу ключового транзистора VT1. З колектора останнього знімається сигнал, придатний для подачі на вхід мікросхем ТТЛ. Сумарна ємність стабілізуючою ланцюга встигає заряджати та розряджати через низьке вихідний опір підсилювача DA1.1 за час 1 … 2 мкс, завдяки чому фронти напруги прямокутної форми не затягуються.

На підсилювачі DA1.2 виконаний інвертується інтегратор. Той чи інший піддіапазон частот вибирають включенням одного з конденсаторів С2-С5 в ланцюг охоплює його ООС. Всередині піддіапазону частоту регулюють змінним резистором R6.1. Вихід інтегратора з'єднаний з неінвертуючий вхід підсилювача DA1.1 через резистор R5.

Форма напруги на виході другого інтегратора (DA2.1) параболічна, близька до синусоїдальної (перевірка інших відомих формувачів синусоїдальної напруги показала, що при низьковольтному нестабілізованим напрузі живлення вони працюють незадовільно). За частотою інтегратор перебудовують перемиканням конденсаторів С8-С11 і зміною опору резистора R6.2 синхронно зі зміною частоти трикутного сигналу на вході.

Стабільність амплітуди сформованого синусоїдальної напруги залежить від неузгодженості секцій здвоєного змінного резистора R6 (чим вона менша, тим стабільність вище).

Другий підсилювач мікросхеми DA2 виконує буферною – він розв'язує виходи формувачів випробувальних сигналів від навантаження. Вихідна напруга регулюють змінним резистором R12 і кнопкою SB8, перемикає резистори R13, R14 в ланцюзі ООС, що охоплює підсилювач DA2.2. Гідність такої побудови вихідний ланцюга (у порівнянні з традиційним, при якому для регулювання сигналу використовується резистивний аттенюатор) – постійність вихідного опору генератора (воно дорівнює вихідному опору підсилювача і в даному випадку не перевищує 10 Ом) і незалежність вихідної напруги від навантаження. Форму випробувального сигналу вибирають перемикачами SB5-SB7.

Як вже говорилося, генератор не боїться короткого замикання в навантаженні. Забезпечується це обмежувачем вихідного струму, наявними в мікросхемі К548УН1.

Конструкція і деталі. Всі деталі приладу, крім змінних резисторів, перемикачів і розеток, змонтовані на друкованій платі (рис. 2) з фольгованого склотекстоліти.

Вона розрахована на установку постійних резисторів МЛТ-0, 125 (МЛТ-0, 25), конденсаторів К50-6 (С1, С7, С12, С13), К53-1 (С5) і КМ-5, КМ-6 (решта). Для полегшення налагодження конденсатори С2-С5 і С8-С11 необхідно підібрати. Абсолютні значення ємності некритичні – вони можуть відрізнятися від зображених на схемі на + _20%, головна умова – місткості сусідніх (з позиційних позначень в групах) конденсаторів повинні відрізнятися рівно в 10 разів (допустиме відхилення + _2%). Невиконання цієї умови призведе до збільшення похибки встановлення частоти і. коливань амплітуди синусоїдальної напруги при переході з одного піддіапазону на іншій.

Для регулювання частоти в генераторі застосований здвоєний змінний резистор СПЗ-23б, амплітуди вихідної напруги – одинарний резистор СПЗ-23а. Кнопковий перемикач SB1-SB8-П2К (4 кнопки з залежною фіксацією, решта – з незалежною). Встановлено ці деталі на кришці корпусу, яка має такі ж розміри, як і підстава (непотрібні вирізи під розетки закладені компаундом після вилучення заготовки з форми). Висновки кнопкового перемикача укорочені з обох сторін

до 3 мм, звернені до них поверхні корпусів змінних резисторів обклеєні стрічкою КЛТ. Розетки XS1, XS2 і змонтована друкована плата розміщені в основі корпусу.

Для з'єднання приладу з авометром можна використовувати будь-який двухпроводный кабель, в тому числі і екранований.

Налагодження генератора починають з його калібрування в піддіапазоні 20 … 200 Гц. Для цього резистор R5 тимчасово замінюють змінним (опором 100 кОм), натискають на кнопку SB3 і встановлюють движок змінного резистора R6 в крайнє праве (за схемою) становище. Потім підключають генератор і фазомер-частотомер до авометру, з'єднують вхід частотоміра з ТТЛ-виходом (гнізда 1,2 розетки XS2) і, змінюючи опір змінного резистора, що заміщає резистор R5, домагаються частоти вихідного сигналу, що дорівнює 200 Гц. Після цього харчування відключають, вимірюють опір введеної частини змінного резистора і замінюють його постійним такого ж опору. Почекавши кілька хвилин, поки резистор охолоне до кімнатної температури, і переконавшись, що частота (200 Гц) не змінилася, градуіруют шкалу змінного резистора R6 по частотоміри і наносять на неї відмітки від 2 до 20.

Далі замість фазомера-частотоміра до авометру підключають мікровольтметр, а змінним резистором (100 кОм) замінюють резистор R13. Встановивши движок резистора R12 в крайнє ліве (за схемою) становище, натискають на кнопку SB5 і під'єднують мікровольтметр до виходу генератора (гнізда 2, 3, 5 розетки XS2). Необхідної вихідної напруги, відповідного 0 дБ (770 мВ на частоті 200 Гц), добиваються змінним резистором, встановленим замість резистора R13, після чого його замінюють постійним. Резистор R14 підбирають таким чином, що його опір було рівно в 10 разів менше, ніж резистора R13.

На закінчення, утримуючи кнопку SB6 підбирають резистор R9, а при натиснутій кнопці SB7 – резистор R10, домагаючись в обох випадках такого ж розмаху вихідної напруги, як і при синусоїдальній сигналі. У першому випадку мікровольтметр повинен показувати 800 мВ, у другому – 850 мВ.

І. БОРОВИК

м. Москва

ЛІТЕРАТУРА

Боровик І. Низьковольтне харчування ІС К548УН1 .- Радіо. 1984, № 3, с. 30-32.

РАДІО № 9, 1985 р., с. 44