Генераторы нч на микросхемах своими руками

Схема простого генератора звуковых частот (НЧ)
представлена на рис. 1. Схема генератора собрана на транзисторах
разной проводимости, что упрощает схему.

Генератор НЧ работоспособен при напряжении питания от 2х до 12 вольт, а желаемую частоту
и тон подбирают резистором R1 и конденсатором С1.

Спектр применения устройства разнообразен, т.е. генератор НЧ по
предлагаемой схеме может быть применен в схемах различных
сигнализаций, а так же в качестве звукового генератора для изучения
азбуки Морзе и др.

Генератор нч своими руками на микросхеме

напряжение питание………………………….220 В, 50 Гц.

За основу разработанной схемы функционального генератора, приведенной ниже, была взята схема из [1]:

Генератор выполнен по классической схеме: интегратор + компаратор, только собран на высокочастотных компонентах.

Для питания генератора использован классический трансформаторный источник с линейными стабилизаторами, формирующими напряжения +5В, ±6В и ±3 В.

Для индикации частоты генератора была использована часть схемы от уже готового частотомера, взятая из [2]:

На транзисторе VT3 выполнен усилитель-формирователь прямоугольных импульсов, с выхода которого сигнал поступает на вход микроконтроллера DD2 PIC16F84A. МК тактируется от кварцевого резонатора ZQ1 на 4 МГц. Кнопкой SB1 выбирается по кольцу цена младшего разряда 10, 1 или 0.1 Гц и соответствующее время измерения 0.1, 1 и 10 сек. В качестве индикатора использован WH1602D-TMI-CT с белыми символами на синем фоне. Правда угол обзора у этого индикатора оказался 6:00, что не соответствовало его установке в корпус с углом обзора 12:00. Но эта неприятность была устранена, как будет описано ниже. Резистор R31 задаёт ток подсветки, а резистором R28 регулируется оптимальная контрастность. Следует отметить, что программа для МК была написана автором [2] для индикаторов типа DV-16210, DV-16230, DV-16236, DV-16244, DV-16252 фирмы DataVision, у которых процедура начальной инициализации по-видимому не подходит к индикаторам WH1602 фирмы WinStar. В результате после сборки частотомера на индикатор ничего не выводилось. Других малогабаритных индикаторов в продаже на тот момент не было, поэтому пришлось вносить изменения в исходник программы частотомера. Попутно в ходе экспериментов была выявлена такая комбинация в процедуре инициализации, при которой двухстрочный дисплей с углом обзора 6:00 становился однострочным, причём достаточно комфортно читаемым при угле обзора 12:00. Выводимые в нижней строке надписи-подсказки о режиме работы частотомера стали не видны, но они особо и не нужны, т.к. дополнительные функции этого частотомера не использованы.

Конструктивно функциональный генератор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 110х133 мм, разработанной под стандартный пластиковый корпус Z4. Индикатор установлен на палате вертикально на двух уголках. С основной платой он соединён при помощи шлейфа с разъёмом под IDC-16. Для соединения высокочастотных цепей в схеме использован тонкий экранированный кабель. Вот фото генератора со снятой верхней крышкой корпуса:

Перечень элементов и чертёж платы в Layout5 прилагаются.

Вот что получилось в итоге:

Следует отметить, что на частотах свыше 4 Мгц на треугольном и прямоугольном сигналах начинают наблюдаться искажения, связанные с недостаточной полосой пропускания выходного усилителя. При желании этот недостаток можно легко устранить, если перенести усилитель выходного каскада DA5 в цепь от истока VT2 к SA2, т.е. использовать его как усилитель синусоидального сигнала, а вместо выходного усилителя применить повторитель на ещё одном ОУ AD8038AR, пересчитав соответственно сопротивления делителей треугольного (R18, R36) и прямоугольного (R21, R35) сигналов на меньший коэффициент деления.

1) Широкодиапазонный функциональный генератор. А.Ишутинов. Радио №1/1987г.

2) Экономичный многофункциональный частотомер. А.Шарыпов. Радио №10-2002.

Источник

Лабораторный генератор низкой частоты

Низкочастотный генератор синусоидального сигнала – очень важный прибор в лаборатории любого радиолюбителя. Возможно, такой уже есть у всех. Но все же хочу познакомить читателей журнала со своим генератором.

Для точной установки частоты используется другой самостоятельный прибор – частотомер на основе платы ARDUINO UNO, кстати, выполненный в таком же корпусе. Что касается корпуса, еще в нулевых годах на нашем предприятии как-то раз обновляли компьютерное оборудование и тогда в утиль пошли четыре механических переключателей принтеров «Data transfer switch» (так на них написано). Они древние, еще с тех лет как была Windows 3.11.

В металлических корпусах размерами 150x60x10 см. В общем, очень удобный размер для самодельных приборов. Тогда мне досталось четыре таких. В одном сейчас частотомер на Arduino, в другом регулируемый блок питания, в третьем генератор ВЧ, в четвертом – этот самый генератор НЧ. Схема генератора НЧ показана на рисунке, здесь приводимом. Схема построена на операционном усилителе А1. Это генератор синусоидального сигнала, перестраиваемый по частоте сдвоенным переменным резистором R17 в четырех диапазонах генерации частоты 10-100 кГц, 1-10 кГц, 100-1000 Гц, 10-100 Гц.

Схема построена с мостом Винна в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Сдвоенный переменный резистор регулирует R-составляющую этого моста. С-составляющая состоит из восьми конденсаторов С1-С8, переключаемых галетным переключателем S1 при смене диапазона генерации. А стабилизация коэффициента передачи ОУ выполняется по цепи ООС усилителя с помощью встречно-параллельно включенных диодов VD1, VD2 и резистора R1. Подбором сопротивления этого резистора при налаживании генератора выставляется правильная синусоида на выходе генератора (с минимальными искажениями).

С выхода операционного усилителя генерируемый сигнал поступает на два выхода – разъемы Х1 и Х2. Основным выходом, с которого сигнал подают на исследуемую схему, является разъем Х1. Величину напряжения НЧ на нем можно регулировать переменным резистором R6. И, при необходимости, дополнить еще и делителем на резисторах. Но у меня делителя нет, когда мне нужно получить малый сигнал я на месте паяю делитель на двух резисторах с нужным в данном случае коэффициентом деления.

Второй выход на разъем Х2 служит для контроля частоты при помощи внешнего самостоятельного частотомера. Этот выход не регулируется по амплитуде сигнала. Операционный усилитель питается двух-полярным напряжением около 12V. Для получения этого напряжения используется маломощный силовой трансформатор Т1, предположительно китайского производства. Он при включении первичной обмотки в сеть 220V на вторичной выдает на холостом ходу переменное напряжение 9V.

Обмотка одна, и для получения двух одинаковых по модулю, но разных по значению напряжений используется схема выпрямителя на двух диодах VD3 и VD4 и двух конденсаторах С9 и СЮ. Фактически, это два разных однополупериодных выпрямителя, получающих переменное напряжение от одного источника, – вторичной обмотки трансформатора Т1. Диод VD3 выпрямляет положительную полуволну, а диод VD4 – отрицательную. Так как в электросети переменное напряжение синусоидальное и полуволны симметричные, то на конденсаторах С9 и СЮ выделяются равные по модулю напряжения, но противоположные по полярности.

Вот этим двухполярным напряжением и питается операционный усилитель. Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 16V. Операционный усилитель К140УД608 можно заменить практически любым операционным усилителем общего назначения, например, К140УД6, К140УД7, К140УД708 и др., включая импортные аналоги. Монтаж сделан без применения печатной платы, даже без макетной платы.

Хотя, сначала была мысль собрать на макетке. В передней панели выше указанного металлического корпуса были просверлены необходимые отверстия и установлены все переменные резисторы, разъемы, переключатель и выключатель питания. Трансформатор привинчен на нижней части корпуса. После монтажа конденсаторов прямо на контакты переключателя S1 стало ясно, что удобно будет все собрать «на весу», без каких- либо печатных или других плат.

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 (U_raCT=U_nHT;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.

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.

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, К140УД608_у 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 формуле

где

/— 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

Простой функциональный генератор на ICL8038

Существует множество готовых интегральных микросхем генератора сигналов, и все они могут быть включены в схему для получения различных требуемых периодических сигналов.

Одним из таких устройств является микросхема ICL8038 прецизионного генератора сигналов, способный создавать синусоидальные, квадратные и треугольные выходные сигналы с минимальным количеством внешних компонентов или настроек. Его диапазон рабочих частот может быть выбран от 0,001 до 300 кГц, путем правильного выбора внешних компонентов.

Все осцилограммы которые вы увидете будут сняты вот с такого модуля

Генератор сигналов ICL8038 представляет собой монолитную интегральную схему, способную создавать высокоточные синусоидальные, квадратные, треугольные, пилообразные и прямоугольные сигналы с минимумом внешних компонентов. Выходная частота может быть задана в диапазоне от 0,001 Гц до более 300 кГц с использованием внешних компонентов.

Заявленные производителем характеристики выглядят довольно интересно

Температурный дрифт, это наверное одна из самых важных для генератора характеристик, показывающая как сильно влияет изменение температуры на стабильность выходной часты и измеряется в миллионных долях или ppm. В данном случае 250ppm означает, что при установленной частоте в 100 кГц каждый градус она будет «уплывать» на 25 Гц.

С каждым следующим блоком искажения увеличиваются вплоть до 10% в преобразователе синуса.

Ширина заполнения от 2% до 98%, но к сожалению в данном модуле мне не удалось получить такое заполнение

Принципиальная и функциональные схемы очень очень похожи на схему таймера 555.. ну как похожи, скорее можно найти много общего. Так же как и в схеме NE555 микросхема ICL8038 содержит два компаратора, резистивный делитель из трех сопротивлений по 5к, Flop-Flop триггер и выходные буферы.

Внешний конденсатор C, подключенный к 10 выводу, заряжается и разряжается двумя источниками тока. Источник тока #2 включается и выключается триггером, а источник тока #1 постоянно включен. Предполагается, что триггер находится в состоянии, при котором источник тока #2 выключен, и конденсатор заряжается током I, напряжение на конденсаторе линейно возрастает со временем. Когда это напряжение достигает уровня компаратора № 1 (установленного на 2/3 напряжения питания), триггер срабатывает, изменяет состояния и освобождает источник тока #2. Этот источник тока обычно несет ток 2I, поэтому конденсатор разряжается с помощью тока I, и напряжение на нем линейно падает со временем.

Когда напряжение на конденсаторе достигнет уровня компаратора #2 (установленного на 1/3 напряжения питания), триггер переключается в исходное состояние, и цикл начинается снова.

Как уже говорилось выше сигнал с пилообразной формы получается прямо с конденсатора. Он поступает на буфер Q35 и выходит с комплиментарной пары Q39-Q40.

Прямоугольная форма сигнала же уже доступна с выхода триггера проходит через собственный буфер на транзисторах Q23 и Q24 которые могут обеспечить более высокую нагрузку. Как вы заметили, в схеме коллектора отсутствует pull-up резистор, поэтому нужно использовать внешний как на схеме снизу.

Так же в комплекте в микросхеме есть резистивный делитель, который может использоваться для заменить некоторые внешние компоненты. Например на схеме выше выход средней точки делителя (Pin 7) подключен к выводу Swipe (Pin 8) для формирования фиксированной частоты.

Как я уже говорил в начале, тестировать мы будем на готовом модуле с алиэкспресс.

Синус, канал #1 желтый — прямой выход с микросхемы, канал #2 синий — выход через конденсатор, постоянная составляющая заблокирована.

Мне захотелось восстановить схему этого модуля и посмотреть что своего внесли китайские мануфактурщики. Распаивать исходную плату не стали, поэтому обошлись визуальным осмотром и прозвонкой цепи в нескольких спорных случаях.

Схема копирует некоторые схемотехнические решения из даташита. Например включение сопротивлений и диода в цепи пинов 4 и 5

Так же выглядит цепь подстройки частоты подключенная к 8 пину.

Из неудачных моментов в данной схемотехнике можно отметить уплывание частоты при изменении ширины заполнения.

Плату мы развели в easyEda с тем же расположением компонентов, и трассировка практически идентична оригинальной.

Посмотреть, скопировать или задать вопросты также можно тут :

По мотериалам паблика @hobbyelectronics в вконтакте

Источник