Данный генератор уже на протяжении многих лет используется для проверки и настройки различной бытовой аппаратуры. Генератор вырабатывает переменное напряжение симметричной прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм и предназначен для проверки и настройки различной низкочастотной аппаратуры.
Автор не является разработчиком генератора. Ранее он был описана в [1, 2, 3]. Простота схемы и функциональные возможности делают генератор доступным для повторения.
Электрическая принципиальная схема приведена на рисунке.
Основные технические характеристики:
Частота генерируемых колебаний (регулируется ступенями и плавно), Гц ............ 0,1...10000 Выходное напряжение, В ............................ 1...10 Коэффициент гармоник синусоидального напряжения на частотах ниже 5 кГц, не более, % ... 1,5
Устройство состоит из генератора напряжения треугольной формы, выполненного на микросхемах DA1...DA3, преобразователя этого напряжения в синусоидальное на транзисторах VT1, VT2, каскада, компенсирующего вносимое преобразователем ослабление сигнала на микросхеме DA4, и оконечного усилителя на микросхеме DA5. Генератор напряжения треугольной формы состоит из компаратора на операционном усилителе (ОУ) DA1, интегратора на ОУ DA2 и усилительного каскада на ОУ DA3. Напряжение такой формы получается в результате заряда-разряда конденсаторов СЗ...С6 неизменным током, определяемым напряжением в точке "а" и сопротивлением резистора R4 или R5 (в зависимости от положения переключателя SA1).
При напряжении на выходе компаратора DA1, близком к -10 В, напряжение в точке "а" складывается из прямого падения напряжения на стабилитроне VD1 и напряжения стабилизации стабилитрона VD2; при напряжении, близком к +12 В, - из прямого напряжения на стабилитроне VD2 и напряжения стабилизации стабилитрона VD1. При тщательно подобранных стабилитронах напряжения в точке "а" в обоих случаях одинаковы (отличаются только знаком), и ток через конденсаторы С3...С6 (как зарядный, так и разрядный) определяется выражением:
где R - сопротивление резистора R4 или R5. Изменение полярности напряжения на выходе компаратора происходит в момент, когда усиленное усилителем DA3 линейно нарастающее или спадающее напряжение на инвертирующем входе становится равным напряжению на его неинвертирующем входе.
Требуемый период генерируемых колебаний устанавливают грубо переключателем SA1, а плавно - переменным резистором R7. Зависимость периода колебаний Т от сопротивления этого резистора линейная:
где R и С - соответственно сопротивление и емкость конденсатора, включаемых переключателем SA1.
Для получения напряжения синусоидальной формы применен нелинейный преобразователь, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и диодах VD3...VD10. Делители R13...R16 и R21...R24 в их эмиттерных цепях создают опорные напряжения, определяющие напряжения открывания диодов. В зависимости от амплитуды напряжения треугольной формы, поступающего с выхода усилителя DA3, соответствующий диод открывается и коэффициент передачи делителя, образованного резистором R18 и нелинейным преобразователем, изменяется. Поскольку открывание диодов происходит плавно, плавно изменяется и коэффициент передачи делителя и на неинвертирующий вход DA4 поступает напряжение, близкое по форме к синусоидальному. Диоды VD3...VD6 формируют отрицательную полуволну напряжения, VD7...VD10 - положительную. Симметричности формы добиваются подстроечными резисторами R12 и R26. Указанного коэффициента гармоник синусоидального напряжения добиваются подбором диодов (по вольтамперным характеристикам) и резисторов R13...R24 (отклонение от указанных на схеме номиналов не более 1 %).
Нужную форму сигнала выбирают переключателем SA2, амплитуду регулируют переменным резистором R30. Для питания генератора необходим двухполярный источник, обеспечивающий при напряжении +12 В ток не менее 25 мА. При монтаже между выводами питания усилителей DA1, DA5 и общим проводом необходимо включить керамические конденсаторы емкостью 0,1...0,5 мкФ.
Литература
1. Новаков Е., Мудров Н. Низкочастотен
функционален генератор. -Радио, телевизия,
электроника, 1982, №9, с. 16-17.
2. Радио, 1983, №3, с. 58.
3. Алексеенко А. Г. Коломбет Е. А., Стародуб Г. И.
Применение прецизионных аналоговых микросхем.
-М.: Радио и связь, 1985. с. 172-174.
Радиолюбитель 2/2002
Генератор, схема которого показана на рис. 4.17, вырабатывает переменное напряжение симметричной прямоугольной, треугольной и синусоидальной форм и предназначен для проверки всевозможной низкочастотной аппаратуры [77]. Период генерируемых колебаний регулируется ступенями и плавно от 10 с до 100 мкс (0,1—10 000 Гц), выходное напряжение — от 1 до 10 В.
Устройство состоит из генератора напряжения треугольной формы (А1—A3), преобразователя этого напряжения в синусоидальное (VT1, VT2), каскада, компенсирующего вносимое преобразователем ослабление сигнала (А4), и оконечного усилителя (А5). В свою очередь, генератор напряжения треугольной формы состоит из компаратора (А1), интегратора (А2) и усилительного каскада (A3). Напряжение такой формы получается в результате заряда — разряда конденсаторов С3—С6 неизменным током, определяемым напряжением в точке а и сопротивлением резистора R4 или R5 (в зависимости от положения переключателя S1).
При напряжении на выходе компаратора А1, близком к —10 В, напряжение в точке а складывается из прямого падения напряжения на стабилитроне VD1 и напряжения стабилизации стабилитрона VD2; при напряжении, близком к +12 В, — из прямого напряжения на стабилитроне VD2 и напряжения стабилизации стабилитрона VD1. При тщательно подобранных стабилитронах напряжения в точке а в обоих случаях одинаковы (отличаются только знаком), и ток через конденсаторы СЗ—С6 (как зарядный, так и разрядный) определяется выражением I=|Ua|/R, где R — сопротивление резистора R4 или R5. Изменение полярности напряжения на выходе компаратора происходит в момент, когда усиленное усилителем A3 линейно нарастающее или спадающее напряжение на инвертирующем входе становится равным напряжению на его неинвертирующем входе, т. е. в точке а.
Рис. 4.17. Универсальный генератор звуковых частот
Требуемый период генерируемых колебаний устанавливают переключателем S1 (грубо) и переменным резистором R7 (плавно). Зависимость периода Т от сопротивления этого резистора линейная: T=4RC(R7+R8)/R10, где R и С — соответственно сопротивление и емкость включенных переключателем S1 резистора и конденсатора интегратора.
Для получения напряжения синусоидальной формы применен нелинейный преобразователь, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и диодах VD3—VD10. Делители R13—R16 и R21—R24 в их эмиттерных цепях создают опорные напряжения, определяющие напряжения открывания диодов. В зависимости от амплитуды напряжения треугольной формы, поступающего с выхода усилителя A3, соответствующий диод открывается и коэффициент передачи делителя, образованного резистором R18 и нелинейным преобразователем, изменяется. Поскольку открывание диодов происходит плавно, плавно изменяется и коэффициент передачи делителя и на неинвертирующий вход А4 поступает напряжение, близкое по форме к синусоидальному. Диоды VD3—VD6 формируют отрицательную полуволну напряжения, VD7—VD10 — положительную. Симметричности формы добиваются подстроечными резисторами R12 и R26. При тщательном подборе диодов (по вольт-амперным характеристикам) и резисторов R13—R24 (отклонение от указанных на схеме номиналов не более 1%) коэффициент гармоник синусоидального напряжения на частотах ниже 5 кГц не превышает 1,5%.
Нужную форму сигнала выбирают переключателем 52, амплитуду регулируют переменным резистором R30. Для питания генератора необходим двухполярный источник, обеспечивающий при напряжении ±12 В ток не менее 25 мА. При монтаже между выводами питания усилителей Al, A5 и общим проводом необходимо включить керамические конденсаторы емкостью 0,1—0,5 мкФ.
