Генератор сигналов НЧ

Мой Генератор – Р №4 1988 С46

Мой ГКЧ Р № 11 1995 С24 (прототип)

Смотри так же:

Радио №2 1987 стр. 60 – Генератор НЧ – 20Гц…20КГц, синусоида + меандр.

Радио №5-6 1981 стр. 68-70 Низкочастотный функциональный генератор (и работа с ним)

Радио №9 1985 стр. 42-44 Функциональный генератор (НЧ – 20Гц…20КГц на К548УН1)

Генератор сигналов ЗЧ

https://www.irls.narod.ru/izm/gen/gnch01.htm

Основные технические характеристики следующие:

Диапазон частот, кГц ..... 0,01 ...100

(поддиапазоны: 0,01...0,1; 0.1...1; 1...10 и 10...100)
Коэффициент гармоник, %, в поддиапазоне, 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

Неравномерность АЧХ, дБ, не более ..... ±0,5

Выходное напряжение, В . . .1,2,3,4
Выходное сопротивление, Ом 600

К числу наиболее необходимых в лаборатории радиолюбителя приборов по праву можно отнести генератор синусоидальных колебаний ЗЧ. Наиболее часто в радиолюбительской литературе описываются генераторы с так называемым мостом Вина в цепи положительной обратной связи, перестраиваемым обычно сдвоенным переменным резистором. К сожалению, несмотря на кажущуюся простоту таких генераторов, повторить их в любительских условиях далеко непросто, особенно, если учесть возросшие требования к нелинейным искажениям измерительного сигнала. Необходимое для снижения искажений сохранение идентичности сопротивлений органа перестройки частоты во всем диапазоне требует применения весьма точных сдвоенных переменных резисторов, а они большинству радиолюбителей практически недоступны. Попытки повышения качества сигнала введением различных стабилизирующих цепей (нелинейных делителей, АРУ), как правило, приводят к улучшению одних параметров за счет ухудшения других.

Предлагаемый вниманию читателей измерительный генератор [1] перестраивается одним переменным резистором, обладает достаточно хорошими техническими характеристиками и прост в налаживании.

Упрощенная принципиальная схема генератора изображена на рис. 1. На ОУ DA1 и элементах R1 — R3, С1 собран широко применяемый и описанный в литературе регулируемый фазовращатель, вносящий сдвиг фазы сигнала, который определяется отношением емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1. С выхода фазовращателя сигнал поступает на цепь стабилизации амплитуды EL1R4, компенсирующую влияние таких дестабилизирующих факторов, как температура и неидеальность параметров ОУ.

На ОУ DA2 и резисторах R5 — R7 выполнен обычный инвертирующий усилитель. Вносимый им сдвиг фазы постоянен и равен 180. Подстроечный резистор R6 служит для установки требуемого уровня выходного сигнала.

Конденсатор С2 с входным сопротивлением каскада на ОУ DA1 образует цепь, дополнительно сдвигающую фазу сигнала на угол, который в сумме со сдвигом фазы, вносимым этим каскадом, составляет 180°.

Таким образом выполняется одно из условий возникновения генерации — баланс фаз.

Полная принципиальная схема генератора показана на рис.2

Регулируемый фазовращатель собран на ОУ DA1. Сигнал с его выхода поступает на эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе VT1. Этот каскад создает условия для нормальной работы генератора на низкое сопротивление нагрузки и цепи стабилизации амплитуды, состоящей из ламп накаливания EL1—EL3 и подстроечного резистора R13, с помощью которого регулируют напряжение сигнала на выходе генератора. С одного поддиапазона на другой генератор переключают переключателем SA1, требуемую частоту сигнала устанавливают переменным резистором R3.

С движка резистора R13 сигнал подается на инвертирующий усилитель (ОУ DA2), коэффициент передачи которого определяется отношением сопротивлений резисторов R16 и R14. Подключенная параллельно последнему цепь R15C10 компенсирует влияние паразитных фазовых сдвигов в ОУ, позволяя сохранить характер и масштаб изменения частоты как функции сопротивления резистора R3 в области выс ших частот рабочего диапазона. (Кстати, введение этой цепи сделало невозможным изменение сопротивления резистора в цепи ООС, охватывающей ОУ DA2, поэтому регулятор напряжения выходного сигнала пришлось включить в цепь стабилизации амплитуды).

Конденсатор С13 компенсирует небольшой подъем АЧХ в области высших частот, вызванный введением цепи R15C10, и уменьшает нелинейные искажения сигнала на этих частотах.

Выходное напряжение генератора устанавливают переключателем SA2, подключая нагрузку к той или иной части делителя R7—R11. При необходимости число значений выходного напряжения можно выбрать любым другим, включив соответствующее число резисторов в цепь эмиттера транзистора VT1. Суммарное сопротивление этих резисторов не должно превышать 150 Ом.

Детали и конструкция. Применение в фазовращателе и инвертирующем усилителе ОУ разных типов обусловлено необходимостью получения достаточно широкого рабочего диапазона частот при хорошей устойчивости генератора. При использовании двух ОУ серии К574УД1 генератор оказывается склонным к паразитному самовозбуждению на высших частотах, а при использовании в обоих каскадах ОУ серии К140УД8 верхнюю граничную частоту рабочего диапазона не удается поднять выше 20 кГц.

Транзистор КТ807Б можно заменить любым из серий КТ815, KT817. В любом случае транзистор эмнттерного по-сторитоля необходимо закрепить на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности не менее 50 см².

В качестве органа перестройки частоты (R3) желательно использовать переменный резистор марки СП4-2Ма или СП3-23а. Для уменьшения нелинейности шкалы этот резистор должен быть группы Б. Можно применить и резистор группы В, включив его соответствующим образом, однако частота в этом случае будет возрастать при повороте движка против часовой стрелки (это относится к резистору СП4-2Ма). Подстроечный резистор Р13—СП4-1, СПЗ-16а, СП5-16В.

Переключатели SA1, SA2— любые галетные или кнопочные (например, П2К с зависимой фиксацией).

Конденсаторы С1 — С8 ча-стотозадающей цепи желательно взять с возможно мень-: шим (во всяком случае — нормированным) ТКЕ и подобрать попарно (С1 и С2, СЗ и С4 и т. д.) с погрешностью не более +2 %. Это обеспечит требуемое постоянство амплитуды генерируемых колебаний при переходе с одного поддиапазона на другой.

Для питания генератора подойдет любой стабилизированный источник с выходными напряжениями 4-15 и —15 В при токе не менее 200 мА и напряжении пульсации не более 25 мВ (этим требованиям в полной мере отвечает, например, устройство, описанное в [2]).

Налаживание генератора начинают с установки подстроечным резистором R13 выходного напряжения 4В (переключатель SA1 —в положении “I”, SA2 — в положении “4 В”). Затем, установив движок переменного резистора R3 в верхнее (по схеме) положение (оно соответствует нижней граничной частоте поддиапазона), подбором резистора R1 добиваются частоты генерации, равной 10 Гц, после чего измеряют выходное напряжение и, если необходимо, устанавливают его равным 4 В еще раз (тем же резистором R13).

Далее переменный резистор R3 переводят в нижнее (по схеме) положение и подбором резистора R2 добиваются частоты колебаний 100 Гц. После этого переключатель SA1 устанавливают в положение “IV” и подбирают резистор R15 такого сопротивления, при котором частота выходного сигнала равна 100 кГц.

Конденсатор С13 подбирают, стремясь к тому, чтобы неравномерность АЧХ генератора на высших частотах рабочего диапазона не превышала +0,5 дБ.

Е. НЕВСТРУЕВ, Радио 5, 1989

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Авторское свидетельство СССР, № 1327263 (Бюллетень “Открытия, изобретения...”, 1987, № 28).
   2. Шитяков А., Морозов М., Кузнецов Ю. Стабилизатор напряжения на ОУ.—Радио, 1986, № 9, с. 48.
   

См Р№11 1996 стр 34. Этот же генератор, но с заземлённым термистором в цепи стабилизации амплитуды. Можно использовать ПТ и К157ДА1
Дополнения (исправление ошибки в схеме + схема в увеличенном формате)
О питании каскада на транзисторе VT1.

Каскад на транзисторе VT1 должен питаться напряжением 30 В, поэтому нижний (по схеме на рис. 2 в статье) вывод резистора R11 необходимо соединить не с общим проводом, а с проводом —15 В.

ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ ЗЧ.— РАДИО, 1989, № 5, С. 67—69

Широкодиапазонный функциональный генератор

Задумав построить для домашней лаборатории измерительный генератор, радиолюбители в последнее время все чаще останавливают свой выбор на замкнутой релаксационной системе, состоящей из интегратора и компаратора. Объясняется это тем, что такие генераторы, как правило, проще в изготовлении, чем генераторы синусоидального сигнала, а их возможности гораздо шире. Однако при использовании ОУ широко распространенных серий (К140, К153, К553 и т. п.) получить большую скорость нарастания выходного напряжения интегратора и малое время "отклика" компаратора не удается, поэтому верхняя граничная частота большинства описанных в радиолюбительской литературе генераторов не превышает 10...20 кГц.

В предлагаемом вниманию радиолюбителей приборе в качестве интегратора применен ОУ К574УД1Б (скорость нарастания выходного напряжения - 50 В/мкс, частота единичного усиления - 10 МГц), а компаратор выполнен на элементах микросхемы К155ЛА3 (время задержки - не более 30...40 нс). Это позволило расширить диапазон генерируемых частот до 1 МГц. Генератор вырабатывает напряжения прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм, а также прямоугольные импульсы с уровнями ТТЛ и регулируемой длительностью от 0,5 мкс до 1200 мс. Выходное напряжение можно изменять в пределах 0...1 В. Коэффициент гармоник синусоидального сигнала - не более 1,5 %. Выходное сопротивление генератора - около 100 Ом.

Кроме уже названных интегратора (ОУ DA1) и компаратора (DD1), генератор включает в себя эмиттерный повторитель (VT1), формирователь синусоидального напряжения (VT2), масштабный усилитель (ОУ DA2, VT7), буферный каскад (VT4, DD2.1). RS-триггер (DD2.2, DD2.3). два одновибратора (DD3.1, DD3.2) и три транзисторных стабилизатора напряжения (VT3, VT5, VT6). Питается прибор от двуполярного стабилизированного источника напряжения ± 12 В. Ток, потребляемый от источника положительного напряжения,- не более 180 мА, отрицательного - 80 мА.

Рис. 1 Принципиальная схема

Прямоугольные импульсы с выхода компаратора (вывод 6 элемента DD1.2) поступают на инвертирующий вход интегратора на ОУ DA1. На выходе последнего формируется напряжение треугольной формы, которое через эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 управляет компаратором. Переключателем SA1 частоту колебаний изменяют грубо, переменным резистором R1 - плавно. Подстроечный резистор R16 служит для установки амплитуды, a R17 - постоянной составляющей треугольного напряжения. Требуемый режим работы компаратора обеспечивается подачей на вывод 7 (общий) микросхемы DD1 напряжения -2 В с выхода стабилизатора на транзисторе VT3, а на вывод 14 -- напряжения +3,2 В с выхода стабилизатора на транзисторе VT5.

Колебания треугольной формы с эмиттера транзистора VT1 поступают в каскад, выполненный на полевом транзисторе VT2, где из них формируется синусоидальное напряжение. С истока транзистора синусоидальный сигнал подводится к секции переключателя SA2.2. Сюда же - через резисторы R18 и R22 - подаются напряжения треугольной и прямоугольной форм, снимаемые соответственно с эмиттера транзистора VT1 и выхода элемента DD1.2 компаратора. Сигнал, выбранный переключателем SA2 (его амплитуду регулируют переменным резистором R27), усиливается масштабным усилителем, выполненным на ОУ DA2 и транзисторе VT7, и поступает на ступенчатый аттенюатор - делитель напряжения R24-R26, а с него - через секцию переключателя SA3.2 и резистор R32 - на выходное гнездо XS1.

Прямоугольные импульсы с уровнем ТТЛ поступают на секцию переключателя SA3.2 с выхода буферного каскада, собранного на транзисторе VT4 и элементе DD2.1. Они же запускают одновибратор DD3.1, подключаемый к выходу прибора во втором и третьем (сверху) положениях переключателя. Длительность импульсов регулируют коммутацией конденсаторов С9--С12 и изменением сопротивления переменного резистора R3 времязадающей цепи.

Второй одновибратор микросхемы DD3 использован в формирователе одиночных импульсов (соединяется с выходом прибора в четвертом и пятом положениях переключателя SA3). При нажатии на кнопку SB1 RS-триггер на элементах DD2.2, DD2.3 изменяет свое состояние и положительным перепадом выходного напряжения запускает одновибратор DD3.2. Как и в предыдущем случае, требуемую длительность импульса устанавливают переключателем SA2.1 и резистором R3.

В приборе предусмотрена возможность использования в качестве выходного сигнала перепадов напряжения на выходах RS-триггера при нажатии на кнопку SB1 (шестое и седьмое положения переключателя SA3).

Налаживание генератора начинают с балансировки масштабного усилителя (DA2, VT7). Для этого переключатели SA1-SA3 устанавливают соответственно в положения "0,1...1 кГц", "30...1200 мс" и "1:1", включают питание и подстроечным резистором R31 добиваются нулевого напряжения на выходном гнезде XS1. Затем подстроечным резистором R19 устанавливают на выводе 7 микросхемы DD1 напряжение -2 В. а подстроечным резистором R33 - напряжение +3,2 В на ее выводе 14. После этого к выходу прибора подключают осциллограф, переводят переключатель SA2 в верхнее (по схеме) положение и теми же подстроечными резисторами R19, R33 добиваются того, чтобы прямоугольные импульсы на экране осциллографа стали симметричными (относительно уровня 0).

Далее переключатель SA2 устанавливают во второе (сверху) положение и, переместив движок резистора R1 в нижнее (по схеме) положение, подстроечным резистором R6 симметрируют сигнал треугольной формы. Симметрия последнего не должна нарушаться при переводе движка резистора R1 в другое крайнее положение. Отсутствия постоянной составляющей этого сигнала добиваются подстроечным резистором R17.

Нелинейные искажения синусоидального напряжения сводят к минимуму подстроечным резистором R16, установив переключатель SA2 в третье положение.

После этого движок переменного резистора R27 переводят в верхнее (по схеме) положение и подбирают резистор R29 до получения на выходе прибора напряжения 1В. Таких же напряжений прямоугольной и треугольной форм добиваются подбором резисторов R22 и R18.

В заключение подбирают конденсатор С8 до получения верхней граничной частоты генерируемых колебаний, равной 1 МГц.

Следует отметить, что при желании максимальную частоту генератора можно повысить до 2...2,5 МГц. Для этого конденсатор С8 следует исключить, а сопротивление резистора R16 увеличить до 6,8...10 кОм. Правда, при этом возникнут трудности с получением синусоидального сигнала, так как с увеличением сопротивления указанного резистора уменьшится амплитуда треугольного напряжения. Выход из положения - введение усилителя с линейной (в полосе частот 0...3 МГц) АЧХ между интегратором и формирователем синусоидального напряжения.

А. ИШУТИНОВ, г. Свердловск, Радио №1, 1987 г., стр.56

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

В качестве источников испытательных сигналов радиолюбители в последнее время все чаще используют так называемые функциональные генераторы. Основа такого прибора — кольцо из выполненных на ОУ триггера Шмитта и интегратора: выход первого из устройств соединен с входом второго, а выход последнего — с входом первого. В подобной системе возникают колебания, причем на выходе триггера Шмитта появляется напряжение прямоугольной формы, на выходе интегратора — треугольной. Размах треугольного напряжения зависит от разности уровней срабатывания (гистерезиса) триггера, скорость нарастания (убывания) — от параметров интегрирующей RC-цепи,. поэтому частота генерируемых колебаний определяется и тем, и другим. Синусоидальное напряжение формируется из треугольного специальным устройством: аппроксимирующей диодной цепью, дифференциальным каскадом или еще одним интегратором.

Описанные в радиолюбительской литературе функциональные генераторы и их синусоидальные преобразователи собраны обычно на дискретных элементах или ОУ широкого применения и требуют для питания одно- или дву-полярного стабилизированного напряжения. Предлагаемое вниманию читателей устройство — первый опыт использования в функциональном генераторе микросхемы К548УН1, предназначенной для предварительного усиления сигналов ЗЧ. Как выяснилось, в необычном включении усилители микросхемы хорошо работают при напряжении питания 4...4,5 В, обеспечивая достаточную линейность вырабатываемых напряжений в диапазоне частот 2...20 000 Гц.

Как и остальные приборы-приставки комплекса, генератор относительно прост и собран из доступных деталей, имеет неплохие технические характеристики. Недостатком является довольно значительный (до 5 %) коэффициент гармоник Кг синусоидального напряжения (впрочем, это свойственно всем функциональным генераторам), поэтому прибор непригоден для оценки искажений, вносимых высококачественной звуковоспроизводящей аппаратурой. Это ограничение выполняемых измерений (по сравнению с традиционными RC-генераторами) с лихвой окупается разнообразием выходных сигналов, с помощью которых становятся возможными новые, интересные исследования.

Основные технические характеристики
Рабочий диапазон частот,
Гц	2 20 000
	(2 20
	20 200,
	200 2 000
	2 000 20 000)
Изменение частоты при уменьшении напряжения питания с 4,5 до 4 В % не более	2,5
Выходное напряжение, мВ синусоидальное (среднеквадратическое значение)	770 7 7 (770 77 77 7 7)
прямоугольное и треугольное (размах)	2180 22 (2180 220, 220 22)
Скорость нарастания напряжения прямоугольной формы, В/мкс	2
Выходное сопротивление, Ом	10
Минимальное сопротивление нагрузки, Ом	600
Потребляемый ток (без нагрузки), мА	7

Напряжение на выходе генератора можно изменять скачком на 20 дБ и плавно в пределах такого же значения. Предусмотрена защита от короткого замыкания в нагрузке. Имеется выход с уровнями ТТЛ, к которому можно подключить до 20 входов микросхем серии K155, а также выход для запуска развертки осциллографа. Для питания используется гальваническая батарея авометра. Генератор может работать одновременно с описанными в предыдущих номерах журнала микровольтметром и фазомером-частотомером.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1. Триггер Шмитта собран на усилителе DA1.1. Положительная обратная связь, придающая триггеру гистерезисные свойства, создается через резистор R1, отрицательная (по постоянному напряжению) — через цепь R3C1.

Верхний уровень выходного сигнала триггера Шмитта на микросхеме К548УН1 зависит от напряжения питания [Л]. Стабилизация этого уровня осуществляется цепью, состоящей из стабилитрона VD1 и эмиттерного перехода ключевого транзистора VT1. С коллектора последнего снимается сигнал, пригодный для подачи на вход микросхем ТТЛ. Суммарная емкость стабилизирующей цепи успевает заряжаться и разряжаться через низкое выходное сопротивление усилителя DA1.1 за время 1...2 мкс, благодаря чему фронты напряжения прямоугольной формы не затягиваются.

На усилителе DA1.2 выполнен инвертирующий интегратор. Тот или иной поддиапазон частот выбирают включением одного из конденсаторов С2—С5 в цепь охватывающей его ООС. Внутри поддиапазона частоту регулируют переменным резистором R6.1. Выход интегратора соединен с неинвертирующим входом усилителя DA1.1 через резистор R5.

Форма напряжения на выходе второго интегратора (DA2.1) параболическая, близкая к синусоидальной (проверка других известных формирователей синусоидального напряжения показала, что при низковольтном нестабилизированном напряжении питания они работают неудовлетворительно). По частоте интегратор перестраивают переключением конденсаторов С8— С11 и изменением сопротивления резистора R6.2 синхронно с изменением частоты треугольного сигнала на входе.

Стабильность амплитуды сформированного синусоидального напряжения зависит от рассогласования секций сдвоенного переменного резистора R6 (чем оно меньше, тем стабильность выше).

Второй усилитель микросхемы DA2 выполняет функции буферного — он развязывает выходы формирователей испытательных сигналов от нагрузки. Выходное напряжение регулируют переменным резистором R12 и кнопкой SB8, переключающей резисторы R13, R14 в цепи ООС, охватывающей усилитель DA2.2. Достоинство такого построения выходной цепи (по сравнению с традиционным, при котором для регулировки сигнала используется резистивный аттенюатор) — постоянство выходного сопротивления генератора (оно равно выходному сопротивлению усилителя и в данном случае не превышает 10 Ом) и независимость выходного напряжения от нагрузки. Форму испытательного сигнала выбирают переключателями SB5—SB7.

Как уже говорилось, генератор не боится короткого замыкания в нагрузке. Обеспечивается это ограничителем выходного тока, имеющимся в микросхеме К548УН1.

Конструкция и детали. Все детали прибора, кроме переменных резисторов, переключателей и розеток, смонтированы на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита.

Она рассчитана на установку постоянных резисторов МЛТ-0,125 (МЛТ-0,25), конденсаторов К50-6 (С1, С7, С12, С13), К53-1 (С5) и КМ-5, КМ-6 (остальные). Для облегчения налаживания конденсаторы С2—С5 и С8—С11 необходимо подобрать. Абсолютные значения емкости некритичны — они могут отличаться от указанных на схеме на +_20 %, главное условие — емкости соседних (по позиционным обозначениям в группах) конденсаторов должны отличаться ровно в 10 раз (допустимое отклонение +_2 %). Невыполнение этого условия приведет к увеличению погрешности установки частоты и. колебаниям амплитуды синусоидального напряжения при переходе с одного поддиапазона на другой.

Для регулировки частоты в генераторе применен сдвоенный переменный резистор СПЗ-23б, амплитуды выходного напряжения — одинарный резистор СПЗ-23а. Кнопочный переключатель SB1—SB8—П2К (4 кнопки с зависимой фиксацией, остальные — с независимой). Установлены эти детали на крышке корпуса, которая имеет такие же размеры, как и основание (ненужные вырезы под розетки заделаны компаундом после извлечения заготовки из формы). Выводы кнопочного переключателя укорочены с обеих сторон

до 3 мм, обращенные к ним поверхности корпусов переменных резисторов обклеены лентой КЛТ. Розетки XS1, XS2 и смонтированная печатная плата размещены в основании корпуса.

Для соединения прибора с авометром можно использовать любой двухпроводный кабель, в том числе и экранированный.

Налаживание генератора начинают с его калибровки в поддиапазоне 20... 200 Гц. Для этого резистор R5 временно заменяют переменным (сопротивлением 100 кОм), нажимают на кнопку SB3 и устанавливают движок переменного резистора R6 в крайнее правое (по схеме) положение. Затем подключают генератор и фазомер-частотомер к авометру, соединяют вход частотомера с ТТЛ-выходом (гнезда 1,2 розетки XS2) и, изменяя сопротивление переменного резистора, замещающего резистор R5, добиваются частоты выходного сигнала, равной 200 Гц. После этого питание отключают, измеряют сопротивление введенной части переменного резистора и заменяют его постоянным такого же сопротивления. Подождав несколько минут, пока резистор остынет до комнатной температуры, и убедившись, что частота (200 Гц) не изменилась, градуируют шкалу переменного резистора R6 по частотомеру и наносят на нее отметки от 2 до 20.

Далее вместо фазомера-частотомера к авометру подключают микровольтметр, а переменным резистором (100 кОм) заменяют резистор R13. Установив движок резистора R12 в крайнее левое (по схеме) положение, нажимают на кнопку SB5 и подсоединяют микровольтметр к выходу генератора (гнезда 2, 3, 5 розетки XS2). Требуемого выходного напряжения, соответствующего 0 дБ (770 мВ на частоте 200 Гц), добиваются переменным резистором, установленным вместо резистора R13, после чего его заменяют постоянным. Резистор R14 подбирают таким образом, что его сопротивление было ровно в 10 раз меньше, чем резистора R13.

В заключение при нажатой кнопке SB6 подбирают резистор R9, а при нажатой кнопке SB7 — резистор R10, добиваясь в обоих случаях такого же размаха выходного напряжения, как и при синусоидальном сигнале. В первом случае микровольтметр должен показывать 800 мВ, во втором — 850 мВ.

И. БОРОВИК

г. Москва

ЛИТЕРАТУРА

Боровик И. Низковольтное питание ИС К548УН1.- Радио. 1984, № 3, с. 30—32.

РАДИО № 9, 1985 г., с. 44

Генератор сигналов ЗЧ.

https://nowradio.nm.ru/generator%20zvukovoy%20chastoty.htm

В литературе, а также в Интернете опубликовано большое число схем низкочастотных генераторов синусоидального сигнала, тем не менее, эта тема продолжает оставаться актуальной. Генератор низкой частоты (НЧ) является одним из основных приборов измерительной техники. В то же время построить простой генератор НЧ с малым коэффициентом гармоник сложно. Современные усилители мощности имеют малые нелинейные искажения, поэтому для контроля их параметров требуются измерительные генераторы с высокой спектральной чистотой выходного напряжения. В данной статье предлагается относительно простой генератор НЧ с малыми нелинейными искажениями. Проблемы, возникающие при проектировании генераторов НЧ, заключаются, в частности, в следующем. Перестраиваемый по частоте RC-генератор низкой частоты, как правило, содержит регулируемый фазовращатель и каскад автоматической регулировки усиления (АРУ). Для получения синусоидального выходного напряжения с малым содержанием гармоник желательно, чтобы при перестройке генератора коэффициент передачи регулируемого фазовращателя оставался постоянным. На практике этого добиться трудно. Обычно в качестве фазовращателя используется мост Вина или двойной Т-образный мост, которые перестраиваются сдвоенным переменным резистором или сдвоенным конденсатором переменной емкости. Разбаланс (т. е. несинхронное изменение) сопротивлений резисторов или емкостей конденсаторов приводит к изменению коэффициента передачи фазовращателя и искажению формы выходного напряжения, т. к. каскад АРУ не может полностью компенсировать изменение коэффициента передачи фазовращателя. Конечно, все остальные каскады генератора НЧ (кроме каскада АРУ) также должны иметь постоянный коэффициент передачи, но построить широкополосный усилитель или фазоинвертор со стабильным коэффициентом передачи нетрудно, и здесь никаких проблем не возникает. На рисунке приведена схема генератора, в котором для повышения качества выходного сигнала применены фазовращатели с постоянным коэффициентом передачи.

Генератор состоит из четырех последовательно соединенных каскадов. На операционных усилителях DA1.1 и DA1.2 выполнены два одинаковых перестраиваемых фазовращателя первого порядка [1]. На ОУ DA2.1 и VT1 построен каскад регулировки усиления, а на ОУ DA2.2 — фазоинвертор. В качестве фазовращателей используются фазовые фильтры первого порядка. Модуль коэффициента передачи такого фильтра от частоты не зависит, а создаваемый им фазовый сдвиг изменяется от 0° на низких частотах до 180° на высоких. На рабочей частоте два фазовых фильтра на DA1.1 и DA1.2 имеют общий фазовый сдвиг сигнала 180°, поэтому для обеспечения баланса фаз в генератор включен фазоинвертор на DA2.2, создающий дополнительный фазовый сдвиг 180°. Каскад АРУ на DA2.1 работает следующим образом. При увеличении амплитуды колебаний увеличивается напряжение на С13. Транзистор VT1 запирается, что ведет к увеличению глубины отрицательной обратной связи, и усиление каскада уменьшается, амплитуда выходного напряжения стабилизируется. Примененная система стабилизации эффективно работает во всем диапазоне частот и не создает нелинейных искажений даже на самых низких частотах (в отличие от термисторов и ламп накаливания). Если генератор собран без ошибок и из исправных деталей, то он практически не требует настройки. Нужно только при помощи подстрочного резистора R10 установить на выходе генератора амплитуду колебаний 1.. .1,8 В. Для того, чтобы можно было плавно подстраивать амплитуду выходного напряжения, в качестве R10 желательно использовать многооборотный подстроечный резистор, например СП5-2. Оксидные конденсаторы С9,С11—С13 могут быть любого типа, остальные конденсаторы — металлопленочные, например, К73-5, К73-9, К73-16, К73-17 и керамические (22 пф). В качестве VT1 можно использовать транзисторы КП303 с небольшим напряжением отсечки. К157УД2 можно заменить практически любыми широкополосными операционными усилителями с низким напряжением питания и небольшим потребляемым током. В качестве R1 и R5 желательно использовать сдвоенный переменный резистор, но это не обязательно. Можно перестраивать генератор только одним резистором R1 (или R5). При этом перестройка генератора по частоте получается более плавной, но диапазон перестройки частоты уменьшается. В генераторе может возникнуть возбуждение на частоте порядка 1 МГц. В этом случае следует увеличить емкость корректирующих конденсаторов С4, С8, C10, C14. Сильно увеличивать их емкость нежелательно, т. к. это может привести к возрастанию уровня гармоник в выходном напряжении. При напряжении питания 9 В генератор потребляет ток 8,5 мА Содержание гармоник в выходном напряжении не измерялось из-за отсутствия соответствующей аппаратуры. Форма напряжения контролировалась только при помощи осциллографа.

следующая страница>