Логотип

Функциональный генератор с электронной перестройкой частоты

категория

Самодельные измерительные приборы

материалы в категории

И. НЕЧАЕВ, г. Курск
Радио, 2002 год, № 2

Функциональными генераторами называют приборы способные обеспечить выходной сигнал различной формы: синусоидальный, треугольные или прямоугольные импульсы, пилообразный сигнал.
 Правда, подобными приборами обычно пользуются специалисты, профессионально разрабатывающие сложную аппаратуру. В радиолюбительской же практике в большинстве случаев достаточно, например, иметь возможность получить сигнал треугольной и прямоугольной форм. Первый из них позволит настраивать аналоговую аппаратуру диапазона 3Ч и выявлять (конечно, при наличии осциллографа) искажения типа "ступенька", ограничения сигнала "сверху" или "снизу". С помощью второго можно проверять и налаживать цифровую технику, а также контролировать динамические характеристики аналоговой аппаратуры. Сам же генератор, обеспечивающий получение таких сигналов, значительно упрощается.

Схема функционального генератора выдающего треугольные и прямоугольные импульсы приведена на рисунке:

функциональный генератор схема

 Собственно генератор выполнен на микросхеме DA1, содержащей два операционных усилителя. На DA1.1 собран интегратор, а на DA1.2 — компаратор (см. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. — М.: Мир, 1998, с. 257). Диапазон частот генератора от 20 Гц до 20 кГц разбит на три поддиапазона, которые устанавливают переключателем SA1, подключающим к интегратору один из конденсаторов С1 — СЗ. В каждом из поддиапазонов частоту генератора изменяют переменным резистором R2.

При зарядке частотозадающего конденсатора формируется нарастающее по времени напряжение на выходе ОУ DA1.1 (вывод 9). Как только оно достигает определенного значения, компаратор изменяет направление интегрирования. Частотозадаю-щий конденсатор начинает разряжаться, напряжение на указанном выводе — падать. В итоге образуется сигнал треугольной формы. Через резистор R8 и конденсатор С6 он поступает на переменный резистор R9, а с его движка — на выходное гнездо XS3. Максимальное напряжение, которое можно установить на выходе переменным резистором, достигает 1 В.

На выходе компаратора (вывод 13 ОУ DA1.2) образуются колебания прямоугольной формы, которые поступают на формирователь, выполненный на микросхеме DD1. Эта микросхема допускает подавать на входы напряжение,

большее напряжения питания, что позволяет подключать ее вход 1 непосредственно к выходу ОУ DA1.2. Питающее напряжение на нее подается через один из стабилитронов VD1 — VD4, поэтому на выходе логических элементов DD1.2 — DD1.6 будут прямоугольные импульсы амплитудой 3, 5, 9, 12 В в зависимости от положения подвижного контакта переключателя SA2.

Благодаря использованию сравнительно мощной КМОП микросхемы К561ЛН2, ее выходной ток может достигать 20...30 мА. Поэтому прибор пригоден для настройки устройств, собранных на микросхемах различных серий: К155, К176, К530, КР531, К555, К564, КР1554 и многих других.

При указанных на схеме номиналах элементов, частоту генерируемого сигнала в герцах определяют по формуле: Fвых=(40/С)·(UR2/Uпит), где С - ем-кость подключенного частотозадающего конденсатора, мкФ; UR2 — напряжение на движке переменного резистора R2, В; Uпит — напряжение питания, В.

Поскольку ОУ питается однопо-лярным напряжением, значение UR2 будет ограничено снизу. Для использованного автором экземпляра ОУ оно составило 1,45 В, при более низком напряжении генератор не работал. Поэтому для получения десятикратного перекрытия по частоте было выбрано стабилизированное питающее напряжение 15 В. Правда, генератор работоспособен и при меньшем напряжении, но перекрытие по частоте на каждом поддиапазоне также будет меньше.

В приборе можно использовать любой транзистор серии КТ3102. Конденсаторы С1 — С З— ПМ-2, К71, но в крайнем случае, если не требуется высокая термостабильность, — КД, КЛС, К10-17; С4 — любого типа, С5 — С7 — К50-16, К50-35 или аналогичные. Переменные резисторы — СП, СПО, СП4, постоянные — МЛТ, С2-33. Переключатели — любого типа.

Большинство деталей монтируют на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Плату устанавливают в корпус подходящих габаритов, а на корпусе крепят переключатели, гнезда и переменные резисторы. Резистор R2 желательно снабдить шкалой и проставить на ней значения генерируемых частот для каждого поддиапазона.

При налаживании прибора вначале подбирают резистор R1 такого сопротивления, чтобы в левом (по схеме) положении движка резистора R2 наблюдалась устойчивая работа генератора на самой низшей частоте — 20 Гц (подвижный контакт переключателя SA1 — в положении "20...200 Гц"). Частоты поддиапазонов устанавливают подбором конденсаторов С1 — СЗ, а максимальную амплитуду треугольного напряжения — подбором резистора R8.

Диапазон рабочих частот генератора ограничен быстродействием используемого ОУ и составляет 40...50 кГц. Если получение таких частот необходимо, следует добавить еще один частотозадающий конденсатор, применить переключатель на четыре положения и установить другие поддиапазоны, например, 4...40 Гц, 40...400 Гц, 0,4...4 кГц, 4...40 кГц.

Почта сайта