Аналоговый функциональный генератор. Функциональные генераторы на оу в устройствах на микросхемах Схемы функциональных генераторов на микросхемах

Звиняй, - не получится. Кварцев на такие частоты не существует, ПАВ может быть, и есть, но сильно сомневаюсь. Значит, надо домножать... Если домножать особо чистый сигнал, то это онанизЬм, - гармоники присутствуют только в "грязном" сигнале. В любом случае надо именно "разгонять", но при "разгоне" попрёт и грязь, которую уже не отфильтруешь ничем. Либо схема с домножением на кварце (ПАВе), либо что-нить типа ЛПД, Ганна, и т.д. с объёмными резонансными камерами, но тогда придётся забыть про стабильность... Открой Военную Тайну: На фига тебе аж на 12 ГГц?!!
СМАРЕТЬ чем будешь?!! :-)
Дык ему герцы нужны, а не гигагерцы. Только кварц на 12 герц представить себе не могу:(Если только ЦАП с реверсивными счетчиками, которые считают такт от кварцованного генератора, периодически меняя направление счета. Хотя, еще проще, взять микроконтроллер с ШИМ и не заморачиваться.
извиняюсь за ошибку резонатор на 12 кГц.Стандартные схемы с интеграторами прямоугольник-треугольник-синусоида не подходят из-за большого количества гармоник. Именно аналоговая схема генератора из-за высокой добротности резонатора не выдаёт гармоник.Далее синусоида задействуется на ОУ.
Резонаторы на частоту 12 килогерц на дороге тоже не валяются, но, можно найти если постараться. Ну может не кварцевый, а пьезокерамический или камертонный.
Как вариант возможно использование двух генераторов с разностью частот 12кГц и смесителя.
Блин... Хнена себе ошибочка на 6 порядков... :-) Ладно: На 12 КГц кварца действительно не найти, а вот у мну в коробке лежит... Довольно большая куча кварцев на 130 КГц. Если поделить на 10, - будет 13 КГц... Блин, пора к дохтуру, лечить склероз: Полез показать корпус кварца, и внезапно обнаружил два резонатора в стекле на 10 и на 50 КГц. Так, что всё в природе существует... :-) Провожу для общего развития, что вообще бывает... Те, которые с дырочками, - на 5 МГц, от какого-то влагомера. То есть: Частота пластины плывёт в зависимости от влажности. Плывёт, помнится, очень не слабо - на десятки КГц. Втыкаешь в Пирса, и тупо пыхаешь на резонатор - на частотомере уже всё есть... :-)
Кстати, если поделить частоту резонатора, то получается довольно интересно по шумам... :-) Тоже для общего развития. :-)
Резонатор металлический на 12кГц у меня есть.А вот схему как бы его запустить? Вся проблема в том,что низкочастотные резонаторы вообще сложно запускаются. Вот с часовым 32768Гц нет проблем, давно бы уже работал. В моём случае главный враг- гармоники. После усиления синусоиды, на выходе ОУ получается "коктэйль" из сигнала и гармоник.
Пирс не подойдёт?.. ИМХО заводится на любых частотах. Ну, между базой, и коллектором...
У Альтшуллера сие упоминается дабы не заводился на 1-й гармонике.
А может ну его на фиг, да замесить два кварцованых сигнала до разностной 12 кГц? И проблем с гармониками не будет.
Потеряете в стабильности... Лучше, тогда уж, поделить частоту счётчиком и отфильтровать гармоники.
зато со стабильностью БУДУТ +/-3-4Гц наверно лудший вариант это ЦАП
нестабильность 10 в минус третей это не сильно? а как по мне это очень большая нестобильность
По требованию вроде бы первоочередное требование - чистота спектра, стабильность вторична. Генератор на биениях дает спектр выше всяких похвал. Стабильность в данном случае зависит от стабильности вычитаемых частот и их абсолютного значения. Т.е. чем ниже частоты тем выхе стабильность разности. При (10-6) и 100кГц исходных разностная даст (10-5). Но если надо совсем стабильно, то ФАПЧ. Не так это и сложно. НАсчет спектра, думаю 174 ПС1 даст не хуже (-40)дБ. Хотя ЦАП с большой дискретизацией и хорошим ФНЧ тоже неплохо. P.S. А в чистоте спектра кварца и стабильности на данной частоте без принятия хлопотных спецмер сомневаюсь.
Ктото пробовал подобное на лавинном режиме.
Кварцы на 12 кгц и на 5 кгц:) http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=854307#p854307
Будем проверять
12 \СЕ\\\\\1Г 19x64 12 \бал/ст\\\\\1Г 19x56 Есть в наличии http://www.quartz1.ru

Способный одновременно генерировать сигналы прямоугольной и пилообразной формы, обычно состоит из двух частей (рис. 36.1):

♦ неинвертирующего триггера Шмитта на микросхеме DA1;

♦ интегратора на микросхеме DA2.

При С 1=4,7 нФ частота генерации - 30 кГц, при 0=47 нФ -

20 Гц. Напряжение питания генератора может варьироваться в пределах 4,5-18 В.

Учитывая высокую актуальность функциональных генераторов, были созданы специализированные микросхемы таких генераторов. Примером является ICL8038 фирмы Harris Semiconductor.

Напряжение питания ±(5-15) В при двуполярном питании или 10-30 В - при однополярном. Потребляемый микросхемой ток не превышает 20 мА (номинальный - 12 мА) при напряжении питания ±10 В. Амплитуда выходного напряжения треугольной формы на сопротивлении нагрузки 100 кОм достигает 1/3 от напряжения питания, для сигнала синусоидальной формы - до 0,22 от напряжения питания.

Варианты подключения внешних элементов регулировки режима работы микросхемы ICL8038 приведены на рис. 36.6.

При использовании микросхемы ICL8038 (рис. 36.7) удобно

Рис. 36.6. Варианты подключения резистивных элементов к микросхеме ICL8038

Рис. 36.7. Вариант включения микросхемы ICL8038 с частотной модуляцией генерируемых сигналов

осуществлять частотную модуляцию генерируемых сигналов. Используя эту особенность микросхемы несложно создать сигналов прямоугольной, треугольной и синусоидальной формы, одновременно управляемых уровнем внешнего напряжения.

Для уменьшения искажений сигнала синусоидальной формы применяют регулировки, предусмотренные схемным решением, представленным на рис. 36.8.

Рис. 36.8. включения микросхемы ICL8038 с минимизацией искажения сигнала синусоидальной формы

Для того чтобы повысить нагрузочную способность генератора используют схему, показанную на рис. 36.9. Использован обычный буферный каскад, который можно использовать для каждого из выходов . нагрузки определяется выбором

микросхемы ОУ; для приведенного случая нагрузки не должно быть менее 1 кОм.

Рис. 36.9. на микросхеме ICL8038 с повышенной нагрузочной способностью для сигнала синусоидальной формы

Рис. 36Л0. на микросхеме ICL8038 с регулировкой частоты от 20 Гц до 20 кГц

Практическая широкодиапазонного , перекрывающего весь диапазон звуковых частот, приведена на рис. 36.10. Потенциометром R7 минимизируют искажения сигнала синусоидальной формы. R3 предназначен для регулировки соотношения импульс/ пауза (или симметрии) генерируемых сигналов. Потенциометром R10 регулируют частоту генерируемых сигналов.

Аддитивный формирователь сигналов треугольной формы

Электрические сигналы треугольной формы обычно получают при использовании зарядно-разрядных процессов в RC-цепочках. В работах описан и проанализирован принцип формирования сигналов треугольной формы путем противофазного сложения выпрямленных с использованием двухполупериодных выпрямителей сигналов синусоидальной формы, сдвинутых между собой на угол 90°. Ниже приведен вариант практической реализации перестраиваемого по частоте генератора сигналов треугольной формы, использующий данный принцип синтеза.

DA1-DA3 собран LR- сигналов синусоидальной формы, с выходов которого снимаются сдвинутые по фазе на угол 90° сигналы (точки А и В). Эти сигналы подаются на входы двух прецизионных выпрямителей, выполненных DA4, DA5 и DA6, DA7, соответственно. Сигналы с выходов выпрямителей (точки С и D) смешиваются на резистивном сумматоре-делителе напряжения R13, R15, R16 (точка Е). Выходной сигнал (точка Е) имеет треугольную форму с отклонением от линейности до 3 %.

Рабочая частота генератора определяется номиналами частотозадающих цепей - индуктивностей LI, L2, сдвоенного потенциометра R9, R10 и резисторов R7, R8. Для указанных номиналов диапазон частоты перестройки составляет 3300-4000 Гц.

Ступенчато изменить частотный диапазон работы можно переключением катушек индуктивности LI, L2. При расширении диапазона перестройки путем дальнейшего изменения соотношения элементов

Рис. 36.11. беземкостного перестраиваемого генератора сигналов треугольной формы

R7/R9=R8/R10 становится заметной выраженная зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты. Для исключения этого недостатка необходимо либо сузить диапазон перестройки генератора, либо использовать промежуточные усилители с автоматической регулировкой усиления.

Инверсного построения

При создании функциональных генераторов традиционно используют прямоугольных импульсов, к выходу которого подключают формирователь треугольного напряжения, основанный на зарядно-разрядных процессах. Затем сигнал треугольной формы преобразуют в подобие синусоидального, выделяя из нее первую гармонику . Недостатки таких схемных решений очевидны: это явно выраженная нелинейность зарядноразрядных процессов, особенно заметная при перестройке частоты генератора и заметные искажения синусоидального сигнала в результате некачественной фильтрации высших гармоник сложного сигнала.

С. И. Семенова - прецизионные двухполупериодные выпрямители (микросхемы DA4, DA5 и DA9, DA10), выходные сигналы которых складываются в противофазе, формируя тем самым сигнал треугольной формы. Сигнал треугольной формы поступает затем на схему формирования биполярных импульсов прямоугольной формы (микросхемы DA6-DA8).

Диаграммы сигналов в различных точках устройства показаны на рис. 36.12.

Работает в диапазоне частот: для сигналов синусоидальной формы - 50-500 Гц, для сигналов треугольной и прямоугольной формы (с удвоением исходной частоты) - 100-1000 Гц. Рабочую частоту плавно меняют перестройкой сдвоенного потенциометра R9, R10. Ступенчатое переключение диапазона генерируемых частот вплоть до субгерцовых может быть обеспечено переключением частотозадающих конденсаторов С2 и СЗ. Так, при уменьшении емкостей конденсаторов С2 и СЗ в 10 раз, т. е. до 3,3 нФ, диапазон генерируемых частот составляет 1000-10000 Гц по пилообразному и прямоугольному сигналам; по синусоидальному - 500-5000 Гц.

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. - СПб.: Наука и Техника, 2013. -352 с.

Столь широкие возможности данной конструкции обусловлены использованием в ней микросхемы К174ГФ2 (аналог XR2206), «специализация» которой - служить в качестве генератора, управляемого напряжением различной формы - амплитудного, частотного и фазового модулятора; а также выступать как составной элемент следящих фильтров, синхронных детекторов и низкочастотных систем фазовой автоподстройки частоты.

При подаче пилообразного напряжения с осциллографа на вход 1 (см. принципиальную электрическую схему предлагаемого устройства) происходит девиация частоты любой из форм. Сигналы генерируются в пределах от 4 Гц до 30 кГц (для прямоугольника) и до 490 кГц (для синусоиды и треугольника).

Вся эта полоса частот разделена на пять декад (диапазонов). Регулировка частоты в пределах каждой из них- плавная. Девиация выбранной частоты составляет не менее ±8%. Соответствующими переменными резисторами устанавливается размах сигналов: от 0 до 10 В - для прямоугольной, до 4 В-для треугольной, до 1,8 В - для синусоидальной форм. Предусмотрена («переменник» на вых.З) и регулировка амплитуды прямоугольных импульсов, используемых при испытаниях цифровых устройств на КМОП- и ТТЛ-микросхемах. Устанавливаемые пределы изменений здесь - от 0 до 10 В.

Схемное решение данного функционального генератора таково, что коэффициент гармоник сигнала синусоидальной формы не превышает 0,7%, коэффициент нелинейности сигнала треугольной формы -1,5%, а длительность фронта и спада прямоугольных импульсов-не более 0,1 мкс. Выходное сопротивление на вых. 1 составляет 25 Ом, на вых.2-300 и на вых.З-20 Ом.

Для улучшения формы прямоугольника в конструкцию введен триггер Шмитта, выполненный на микросхеме DD1. Транзисторы же подключены так, что VT1 работает как входной усилитель пилообразного напряжения, а VT2 - VT4 выполняют функции эмиттерных повторителей.

Форма сигнала на вых.1 зависит от переключателя SA1. При замкнутых контактах последнего это - синусоида, а при разомкнутых- сплошная череда треугольных импульсов. SA2 служит для переключения диапазонов. Плавная регулировка частоты осуществляется переменным резистором ЧАСТОТА, а девиация - другим «переменником» с соответствующей надписью.

Практически весь генератор (за исключением разве что переменных резисторов, переключателей с конденсаторами С5-С9 да гнезд входа-выхода сигналов) смонтирован на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита 95x51x1,5 мм. Большинство из используемых при этом радиодеталей - самые что ни на есть распространенные.

Так, в качестве постоянных резисторов подойдут, например, МЛТ-0,125; для «переменников» RЗ, R8, R18, R20, R21 сгодятся не менее известные СПЗ-4а или СПЗ-9а; ну а в роли «подстроечников» R11, R13 и R14 вполне приемлемы СП5-3, СП5-16. Конденсаторы С1 - С4, С10 - С12, С14 тоже не из разряда дефицитных. В частности, пригодны здесь «электролиты» К50-6. Остальные конденсаторы могут быть любого типа; однако желательно, чтобы С5 - С9, устанавливаемые непосредственно на переключателе диапазонов, имели к тому же термостабильные параметры.

Обычно генератор, собранный правильно и из заведомо исправных радиодеталей, в особой настройке не нуждается. Но иной раз можно считать оправданными и небольшие корректировки. В частности, когда «подстроечником» R13 добиваются практически идеальной формы у синусоидального сигнала. С помощью R14 корректируется симметричность, а R11 выставляется требуемая амплитуда по вых.1 функционального генератора.

Смастерите себе такое устройство для домашней лаборатории - не пожалеете!

В. ГРИЧКО, г. Краснодар

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Схема низкочастотного генератора.

Низкочастотный генератор является одним из необходимейших приборов в радиолюбительской лаборатории. С его помощью можно налаживать различные усилители, снимать АЧХ, проводить эксперименты. Генератор НЧ может быть источником НЧ сигнала, необходимого для работы других приборов (измерительных мостов, модуляторов и др.).

Принципиальная схема генератора показана на рисунке 1. Схема состоит из низкочастотного синусоидального генератора на операционном усилителе А1 и выходного делителя на резисторах R6, R12, R13, R14.

Схема синусоидального генератора традиционная. Операционный усилитель, при помощи положительной обратной связи (С1-СЗ, R3, R4, R5, С4-С6) выполненной по схеме моста Винна, переведен в режим генерации. Избыточная глубина положительной обратной связи, приводящая к искажению выходного синусоидального сигнала, компенсируется отрицательной ОС R1-R2. Причем, R1 подстроечный, чтобы с его помощью можно было установить величину ОС такой, при которой на выходе операционного усилителя неискаженный синусоидальный сигнал наибольшей амплитуды.
Лампа накаливания Н1 включена на выходе ОУ в его цепи обратной связи. Вместе с резистором R16 лампа образует делитель напряжения, коэффициент деления которого зависит от протекающего через него тока (лампа Н1 выполняет функции терморезистора, увеличивая свое сопротивление от нагрева, вызванного протекающим током).

Частота устанавливается двумя органами управления, - переключателем S1 выбирают один из трех поддиапазонов «20-200 Гц», «200-2000 Гц» и «2000-20000 Гц». Реально диапазоны немного шире и частично перекрывают друг друга. Плавная настройка частоты производится сдвоенным переменным резистором R5. Желательно чтобы резистор был с линейным законом изменения сопротивления. Сопротивления и законы изменения составных частей R5 должны быть строго одинаковыми, поэтому, применение самодельных сдвоенных резисторов (сделанных из двух одиночных) недопустимо. От точности равенства сопротивлений R5 сильно зависит коэффициент нелинейных искажений синусоидального сигнала.

На оси переменного резистора закреплена ручка со стрелкой (как у галетных приборных переключателей) и простая шкала для установки частоты. Для точной установки частоты лучше всего использовать цифровой частотомер.
Выходное напряжение плавно регулируют переменным резистором R6. С этого резистора поступает НЧ напряжение на выход. Понизить установленное значение в 10 и 100 раз можно при помощи аттенюатора на резисторах R12-R14.
Максимальное выходное напряжение НЧ генератора, - 1,0V.
Контролировать величину выходного напряжение удобнее всего по низкочастотному милливольтметру, делая поправку на значение аттенюатора на резисторах R12-R14.

Выключают генератор тумблером на два направления S2, отключающим генератор от источника двуполярного напряжения ±10V.

Большинство деталей расположено на печатной плате. Все регуляторы-резисторы, переключатели и разъемы расположены на передней панели. Многие детали смонтированы на их выводах.

Переключатель S1 галет-ный на три направления и три положения. Используются только два направления. Выключатель S2 -тумблер на два направления. Все разъемы - коаксиальные разъемы типа «Азия» от видеотехники. Дроссели L1 и L2 - от модулей цветности старых телевизоров УСЦТ (можно использовать любые дроссели индуктивностью не менее 30 мкГн). Лампа накаливания Н1 - индикаторная, с гибкими проволочными выводами (похожа на светодиод), на напряжение 6,3V и то 20 тА. Можно использовать и другую лампу на напряжение 2,5-13,5V и ток не более 0,1 А.

Налаживать генератор желательно используя частотомер и осциллограф. В этом случае, подстройкой резистора R1 добиваются максимального и неискаженного переменного синусоидального напряжения на выходе генератора, во всем диапазоне частот (это, обычно, соответствует величине выходного переменного напряжения 1V). Затем, более точным подбором R4 и R3 (эти сопротивления должны быть одинаковы) устанавливают диапазоны перестройки частоты. Если используются недостаточно точные конденсаторы С1-С6 может понадобиться их подбор или включение параллельно им «достроечных» конденсаторов.

Иванов А.

Литература:
1. Овечкин М. Низкочастотный измерительный комплекс, ж. Радио №4, 1980.

Радиоконструктор 08-2016
Скачать: Низкочастотный генератор для радиолюбительской лаборатории
В случае обнаружения "битых" ссылок - Вы можете оставить комментарий, и ссылки будут восстановлены в ближайшее время.

Делаем несложный функциональный генератор своими руками.

Каждый радиолюбитель, который изготавливает или повторяет радиоэлектронные устройства, рано или поздно сталкивается с необходимостью настройки и наладки собранных изделий.

В свою очередь, процесс настройки предполагает наличие соответствующих измерительных приборов. В наше время, безусловно, можно приобрести измерительные приборы промышленного изготовления, благо сейчас приборы стали широкодоступны.

Но, несложные приборы можно изготовить самостоятельно.

Вашему вниманию предлагается описание несложного функционального генератора, изготовленного мною много лет тому назад, который до сих пор находится в отличном работоспособном состоянии.

Функциональный генератор, это генератор колебаний, работающий в низкочастотном диапазоне (1Гц-100 кГц) и формирующий на выходе сигналы синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы. Описание этого функционального генератора было опубликовано в журнале Радио №6 за 1992 год.

Данный генератор значительно упрощает ремонт узлов и устройств низкочастотной аппаратуры. Внешний вид изготовленного мною функционального генератора.

На переднюю панель выведены:

Переключатель диапазонов генератора;

Переключатель режима работы генератора;

Ручка установки частоты генерируемых колебаний;

Регулятор уровня выходного напряжения;

Выключатель питания;

Гнездо выхода;

Предлагаемый функциональный генератор имеет следующие технические характеристики:

— диапазон генерируемых частот 1 Гц-100 кГц, разделен на пять поддиапазонов:

1) 1 Гц-10 Гц;

2) 10 Гц-100 Гц;

3) 100 Гц-1 кГц;

4) 1 кГц-10 кГц;

5) 10 кГц-100 кГц;

— максимальный размах сигналов прямоугольный формы -10 В;

— максимальный размах сигналов треугольной формы -6 В;

— максимальный размах сигналов синусоидальной формы -3,3 В;

Краткое описание схемы функционального генератора.

Принципиальная схема функционального генератора представлена ниже:

Задающий генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, DD1.3. На выходе элемента DD1.1 формируются треугольные импульсы. Прямоугольные импульсы формируются узлом на элементах DD1.2, DD1.3.

Преобразователь сигналов треугольной формы в синусоидальную собран на элементах VD1-VD6 и R10-R12.

Данный генератор обеспечивает получение «белого шума», источником которого является стабилитрон VD9. Напряжение «белого шума» усиливается до уровня 5В усилителем на элементе DD1.4.

Частота генерируемых колебаний устанавливается переменным резистором R3.

Для контроля частоты генерируемых функциональным генератором колебаний мною был применен частотомер, описание которого опубликовано в брошюре «В помощь радиолюбителю» №99. Схема частотомера была немного доработана: добавлен еще один разряд индикации и заменены люминесцентные индикаторы типа ИВ-3 на светодиодные типа АЛС314А. Частотомер размещен в одном корпусе с функциональным генератором.

Принципиальная схема частотомера, с учетом вышеизложенных доработок приведена ниже:

Конечно же, в наши дни «городить» такой частотомер нет никакой необходимости. Все гораздо проще и компактнее получается на микроконтроллерах. Схема предоставлена в ознакомительных целях.

Настало время проверить работоспособность генератора.

Форму и размах колебаний проверяем при помощи осциллографа.

Синусоидальные колебания . Синусоида чистая, частота около 1000 Гц. Параметры каналов вертикального и горизонтального отклонения указаны на фото.