Генератор сигналів ЗЧ

Основні технічні характеристики наступні:

Діапазон частот, кГц ….. 0,01 … 100
(Піддіапазони: 0,01 … 0,1; 0.1 … 1; 1 … 10, 10 … 100)
Коефіцієнт гармонік,%, в піддіапазоні, кГц:

0,01- 0,1;
0,15
– 0,3;
0,1…1 – 0,04…0,05;
1…10 – 0,04…0,1;
10…100 –
0,06…0,4

Нерівномірність АЧХ, дБ, не більше ….. ± 0,5
Вихідна напруга, В. . .1,2,3,4
Вихідний опір, Ом 600

До числа найбільш необхідних в лабораторії радіоаматора приладів по праву можна віднести генератор синусоїдальних коливань ЗЧ. Найбільш часто в радіоаматорського літературі описуються генератори з так званим мостом Вина в ланцюзі позитивного зворотного зв'язку, перебудовує зазвичай здвоєним змінним резистором. На жаль, незважаючи на уявну простоту таких генераторів, повторити їх в аматорських умовах далеко непросто, особливо, якщо врахувати зрослі вимоги до нелінійних спотворень вимірювального сигналу. Необхідне для зниження спотворень збереження ідентичності опорів органу перебудови частоти у всьому діапазоні вимагає застосування досить точних здвоєних змінних резисторів, а вони більшості радіоаматорів практично недоступні. Спроби підвищення якості сигналу введенням різних стабілізуючих кіл (нелінійних дільників, АРУ), як правило, приводять до поліпшення одних параметрів за рахунок погіршення інших.

Пропонований увазі читачів вимірювальний генератор [1] перебудовується одним змінним резистором, володіє достатньо хорошими технічними характеристиками і простий у налагодженні.

Спрощена принципова схема генератора

Спрощена принципова схема генератора зображена на рис. 1. На ОП DA1 і елементах R1 – R3, С1 зібраний широко вживаний й описаний в літературі регульований фазовращатель, що вносить зсув фази сигналу, що визначається відношенням ємності конденсатора С1 і опору резистора R1. З виходу фазовращателя сигнал надходить на ланцюг стабілізації амплітуди EL1R4, що компенсує вплив таких дестабілізуючих факторів, як температура і неідеальної параметрів ОУ.

На ОП DA2 і резистора R5 – R7 виконаний звичайний інвертується підсилювач. Вноситься їм зсув фази постійний і дорівнює 180 ° . Підлаштування резистор R6 служить для встановлення потрібного рівня вихідного сигналу.

Конденсатор С2 з вхідним опором каскаду на ОП DA1 утворює ланцюг, додатково зрушуючим фазу сигналу на кут, який у сукупності із зсувом фази, внесених цим каскадом, складає 180 °.

Таким чином виконується одна з умов виникнення генерації – баланс фаз.

Повна принципова схема генератора показана на рис.2

Принципова схема генератора

Регульований фазовращатель зібраний на ОП DA1. Сигнал з його виходу надходить на емітерний повторювач, виконаний на транзисторі VT1. Цей каскад створює умови для нормальної роботи генератора на низький опір навантаження і ланцюги стабілізації амплітуди, що складається з ламп розжарювання EL1-EL3 і підлаштування резистора R13, за допомогою якого регулюють напруга сигналу на виході генератора. З одного піддіапазону на другий генератор перемикають перемикачем SA1, необхідну частоту сигналу встановлюють змінним резистором R3.

З движка резистора R13 сигнал подається на інвертується підсилювач (ОП DA2), коефіцієнт передачі якого визначається ставленням опорів резисторів R16 і R14. Підключена паралельно останньому ланцюг R15C10 компенсує вплив паразитних фазових зрушень в ОУ, дозволяючи зберегти характер і масштаб зміни частоти як функції опору резистора R3 в області вис ших частот робочого діапазону. (До речі, введення цього ланцюга унеможливило зміна опору резистора в ланцюзі ООС, що охоплює ОУ DA2, тому регулятор напруги вихідного сигналу довелося включити в ланцюг стабілізації амплітуди).

Конденсатор С13 компенсує невеликий підйом АЧХ в області вищих частот, спричинений введенням ланцюга R15C10, і зменшує нелінійні спотворення сигналу на цих частотах.

Вихідна напруга генератора встановлюють перемикачем SA2, підключаючи навантаження до тієї чи іншої частини дільника R7-R11. При необхідності число значень вихідної напруги можна вибрати будь-яким іншим, включивши відповідне число резисторів в ланцюг емітера транзистора VT1. Сумарний опір цих резисторів не повинно перевищувати 150 Ом.

Деталі та конструкція. Застосування в фазовращателе і інвертується підсилювачі ОУ різних типів обумовлено необхідністю отримання досить широкого діапазону частот при гарній стійкості генератора. При використанні двох ОУ серії К574УД1 генератор виявляється схильним до паразитного самозбудження на вищих частотах, а при використанні в обох каскадах ОУ серії К140УД8 верхню граничну частоту робочого діапазону не вдається підняти вище 20 кГц.

Транзистор КТ807Б можна замінити будь-яким із серій КТ815, KT817. У будь-якому випадку транзистор емнттерного по-сторітоля необхідно закріпити на тепловідвід з площею охолоджуючої поверхні не менше 50 см 2 .

Як орган перебудови частоти (R3) бажано використовувати змінний резистор марки СП4-2Ма або СП3-23а. Для зменшення нелінійності шкали цей резистор повинен бути групи Б. Можна застосувати і резистор групи В, включивши його відповідним чином, однак частота у цьому випадку буде зростати при повороті движка проти годинникової стрілки (це відноситься до резистори СП4-2Ма). Підлаштування резистор Р13-СП4-1, СПЗ-16а, СП5-16В.

Перемикачі SA1, SA2-будь-які галетним або кнопкові (наприклад, П2К з залежною фіксацією).

Конденсатори С1 – С8 ча-стотозадающей ланцюга бажано взяти з можливо мень-: шим (у всякому разі – нормованим) ТКЕ і підібрати попарно (С1 і С2, СЗ і С4 і т. д.) з похибкою не більше 2%. Це забезпечить потрібне сталість амплітуди генерованих коливань при переході з одного піддіапазону на іншій.

Для живлення генератора підійде будь-який стабілізований джерело з вихідними напругами 4-15 і -15 В при струмі не менше 200 мА і напрузі пульсації не більше 25 мВ (цим вимогам повною мірою відповідає, наприклад, пристрій, описаний в [2]).

Налагодження генератора починають з установки підлаштування резистором R13 вихідної напруги 4В (перемикач SA1-в положенні "I", SA2 – в положенні "4 В"). Потім, встановивши движок змінного резистора R3 у верхнє (за схемою) положення (воно відповідає нижній граничної частоті піддіапазону), підбором резистора R1 домагаються частоти генерації, рівний 10 Гц, після чого вимірюють вихідна напруга і, якщо необхідно, встановлюють його рівним 4 У ще раз (тим же резистором R13).

Далі змінний резистор R3 переводять у нижнє (за схемою) становище і підбором резистора R2 домагаються частоти коливань 100 Гц. Після цього перемикач SA1 встановлюють у положення "IV" і підбирають резистор R15 такого опору, при якому частота вихідного сигналу дорівнює 100 кГц.

Конденсатор С13 підбирають, прагнучи до того, щоб нерівномірність АЧХ генератора на вищих частотах робочого діапазону не перевищувала 0,5 дБ.

Є. НЕВСТРУЕВ, Радіо 5, 1989

ЛІТЕРАТУРА

1. Авторське свідоцтво СРСР, № 1327263 (Бюлетень "Відкриття, винаходи …", 1987, № 28).
2. Шітяков А., Морозов М., Кузнєцов Ю. Стабілізатор напруги на ОУ.-Радіо, 1986, № 9, с. 48.

Додатки (виправлення помилки в схемі + схема в збільшеному форматі)
ГЕНЕРАТОР СИГНАЛІВ ЗЧ .- РАДІО, 1989, № 5, С. 67-69