Простой генератор прямоугольных импульсов

Как подобрать резисторы «на глаз»

В принципе можно оставить и подстроечный резистор. Все зависит от требуемой точности и генерируемой частоты синусоидального сигнала.

Для самостоятельного подбора следует, в первую очередь, установить подстроечный резистор номиналом 200-500 Ом. Подав выходной сигнал генератора на осциллограф и вращая подстроечный резистор дойти до момента когда начнется ограничение.

Затем понижая амплитуду найти положение, в котором форма синусоиды будет наилучшей.Теперь можно выпаять подстроечник, замерить получившиеся величины сопротивлений и впаять максимально близкие значения.

Если вам требуется генератор синусоидального сигнала звуковой частоты, то можно обойтись и без осциллографа. Для этого, опять таки, лучше дойти до момента когда сигнал, на слух, начнет искажаться из-за подрезания, а затем убавить амплитуду. Убавлять следует до тех пор пока искажения не пропадут, а затем еще немного. Это необходимо т.к. на слух не всегда можно уловить искажения и в 10%.

Как рассчитать частоту

На мосту Вина часто строят автогенераторы и измерители индуктивности. Чтобы не усложнять себе жизнь обычно используют R1=R2=R и C1=C2=C. Благодаря этому можно упростить формулу. Основная частота моста рассчитывается из соотношения:

Практически любой фильтр можно рассматривать как делитель напряжения, зависящий от частоты. Поэтому при выборе номиналов резистора и конденсатора желательно, чтобы на резонансной частоте комплексное сопротивление конденсатора (Z), было равно, или хотя бы одного порядка с сопротивлением резистора.

Zc=1/ωC=1/2πνC

где ω (омега) — циклическая частота, ν (ню) — линейная частота, ω=2πν

Самодельные приборы

Можно сделать генератор сигналов своими руками из подручных средств. Основная часть любого генератора – это селектор (англ. select – выбор). В любой конструкции он рассчитан на несколько каналов. В стандартных конструкциях применяется не более двух микросхем. Этого для реализации простейших приборов оказывается достаточно. Идеально подойдут для изготовления генераторов микросхемы из серии КН148. Что касается преобразователей, то они используются только аналоговые.

В некоторых случаях допускается использовать персональный компьютер в качестве генератора сигналов. Своими руками можно сделать небольшой переходник – он устанавливается на выходе звуковой карты. Сигнал снимается с выхода и используется для тестирования аппаратуры. На ПК устанавливается программа, которая будет управлять звуковой картой. Недостаток такой конструкции – слишком узкий диапазон частот, поэтому его нельзя использовать при тестировании некоторых приборов.

Пробуем на практике

Как вы уже поняли, частота генератора определяется параметрами времязадающей RC-цепочки: от сопротивления резистора и ёмкости конденсатора будет зависеть, сколько времени будет длиться заряд/разряд конденсатора. Примерная формула такова:

Верхняя частота генератора ограничена скоростью переключения КМОП-элементов (условно, порядка 2 МГц). При этом и на низких частотах генератор работает уверенно:

• С1 . . . . . . . 1 мкФ
• R1 . . . . . . . 680 кОм
• f . . . . . . . .  1 Гц.

Схема собрана на макетной плате. Чтобы увидеть работу генератора, я подключил к его выходу светодиод через токоограничивающий резистор. Считается, что микросхема этого типа может выдерживать выходной ток до 6.8 мА, так что вполне способна засветить не очень мощный светодиод без дополнительного ключа на транзисторе. Вот что получилось:

Ну а вот как выглядит сигнал генератора на осциллограмме:

Осциллограмма выходного сигнала генератора

Пример использования мультивибратора на микросхеме 4011

На рисунке ниже приведена схема простого преобразователя постоянного напряжения на выходное напряжение 90 — 120 В

Генератор прямоугольных импульсов здесь выполнен по первой схеме и работает на частоте 2.5 — 3 кГц. Частоту можно настроить подбором резистора R1 или/и конденсатора C1.

Четвертый логический элемент D1.4 используется как буфер между генератором импульсов и затвором ключевого транзистора VT1. В качестве этого транзистора можно использовать любой MOSFET, рассчитанный на напряжение, не меньшее чем выходное напряжение преобразователя.

Катушку L1 (дроссель) я намотал на ферритовой «гантельке» от катушки, выпаянной из старого электронного балласта для люминесцентной лампы. Намотка проводом диаметром 0.1мм до заполнения «гантельки».

Выходное напряжение зависит от напряжения питания а также от частоты импульсов на выходе мультивибратора. При попадании частоты в резонанс катушки (и ёмкости монтажа) напряжение значительно возрастает. В моем случае это была частота в районе 2.5 кГц. При этом напряжение было примерно 130 вольт. При увеличении частоты до 4..5 кГц выходное напряжение было в районе 65 — 80 вольт. Индуктивность катушки на «Гантельке» получилась равной 5mH. Индуктивность можно измерить вот этим прибором.

Генератор НЧ радиолюбителя-конструктора

Генератор НЧ является одним из самых необходимых 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. )

Желательно чтобы генератор вырабатывал не только синусоидальное, но и прямоугольное напряжение, логического уровня, скважность и амплитуду которого можно регулировать.Принципиальная схема генератора показана на Рис.1. Схема состоит из низкочастотного синусоидального генератора на операционном усилителе А1 и формирователя прямоугольных импульсов на микросхеме D1

Схема синусоидального генератора традиционная. Операционный усилитель, при помощи положительной обратной связи ( С1-С3, R3, R4, R5, C4-C6 ) выполненной по схеме моста Винна, приведён в режим генерации. Избыточная глубина положительной обратной связи, приводящая к искажению выходного синусоидального сигнала, компенсируется отрицательной ОС R1-R2. Причём R1 подстроечный, чтобы с его помощью можно было установить величину ОС такой, при которой на выходе операционного усилителя неискажённый синусоидальный сигнал наибольшей амплитуды. Лампа накаливания 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 своё сопротивление от нагрева, вызванного протекающим током ). Частота устанавливается двумя органами управления, – переключателем S1 выбирают один из трёх 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 и простая шкала для установки частоты. Для точной установки частоты используют цифровой частотомер. Выходное напряжение плавно регулируют переменным резистором R6. С этого резистора поступает НЧ напряжение на милливольтметр, чтобы можно было установить необходимое выходное напряжение. Понизить установленное значение в 10 и 100 раз можно при помощи аттенюатора на резисторах R12-R14. Максимальное выходное напряжение НЧ генератора 1,0V. Для формирования импульсов служит ключ на транзисторе VT2 и три логических элемента на микросхеме D1. Выходной уровень КМОП логики. Транзистор VT2 включён по схеме ключа. Это значит, что при достижении на эго базе напряжения определённого уровня он лавинообразно открывается. На базу транзистора переменное напряжение с выхода генератора подаётся через делитель R9-R10. При помощи R9 можно установить величину минимального напряжения, при котором открывается VT2. Благодаря диоду VD1, который создаёт на эмиттере транзистора небольшое отрицательное напряжение смещения, этот порог можно устанавливать от 0,1 до 1V. То есть, до максимального значения выходного напряжения генератора. В зависимости от того, как установлен этот порок, транзистор VT2 будет открываться и закрываться на определённых участках положительной полуволны низкочастотного напряжения. И от этого будет зависеть ширина импульсов, возникающих на коллекторе транзистора. Окончательно прямоугольную форму импульсам предают элементы микросхемы D1. С гнёзд Х4 и Х5 можно снимать противофазные импульсы. Регулируют амплитуду выходных прямоугольных импульсов изменяя напряжение питания микросхемы D1 в пределах от 9,5 до 3,5V. Регулятор напряжения выполнен на транзисторе VT1. Выключают генератор тумблером на два положения S2, отключающим генератор от источника двуполярного напряжения ±10V.

Источник

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина

Генератор синусоидальных колебаний на основе моста Вина или просто генератор Вина является одним из самых распространённых RC-генераторов синусоидальных колебаний. Схема данного генератора показана на рисунке ниже

Схема генератора Вина на основе ОУ.

Генератор Вина состоит из ОУ DA1, который охвачен ООС (отрицательная обратная связь) посредством резисторов R1 и R2, а также ПОС (положительная обратная связь) с помощью частотно-избирательной цепи R3C1R4C2.

Частотно-избирательная цепь R3C1R4C2 называется мостом Вина, от названия которого и получил наименование генератор данного типа. Данный мост состоит из последовательно включённых дифференцирующей цепи R4C2 и интегрирующей цепи R3C1. Как известно для генерирования сигнала мост Вина должен обеспечить нулевой фазовый сдвиг сигнала. Это обеспечивается равенством постоянной времени интегрирующей цепи R3C1 и дифференцирующей цепи R4C2

Тогда частота, при которой будет сдвиг фаз равный нулю, определяется следующим выражением

При данном условии коэффициент передачи цепи ПОС будет равен 1/3. Поэтому для того чтобы компенсировать данное условие коэффициент передачи цепи ООС должен быть равен 3, то есть

Генератор с мостом Вина обеспечивает выходной синусоидальный сигнал с небольшими искажениями – порядка 0,05 %. Однако у данного типа генератора существует серьёзная проблема в том, что для получения качественного синусоидального сигнала необходимо обеспечить точные соотношения резисторов в цепи ООС R1 и R2, то есть обеспечить коэффициент передачи цепи равный трём (β = 1/3). Так если β < 1/3 то возникшие колебания будут с сильными искажениями, а в случае β > 1/3 даже если и возникнут колебания их амплитуда будет постепенно уменьшаться и со временем станет равной нулю. Поэтому для стабилизации работы генератора Вина применяют различные автоматические системы стабилизации амплитуды.

Каким образом устройство DDS генерирует синусоидальный сигнал?

На рис. 3 показана функциональная схема синтезатора DDS: его основными узлами являются накопитель значения фазы (аккумулятор фазы), средство преобразования значения фазы в амплитуду
(обычно это ПЗУ с табличными значениями функции синуса) и ЦАП.

Рис. 3. Функциональная схема синтезатора DDS

Схема DDS генерирует синусоидальный сигнал с заданной частотой. Частота выходного
сигнала определяется двумя параметрами: частотой тактового сигнала и двоичным числом,
записанным в регистр частоты.

Это двоичное число, записанное в регистр
частоты, подается на вход аккумулятора фазы.
Если используется ПЗУ с табличными значениями синуса, то аккумулятор фазы вычисляет адрес (соответствующий мгновенному
значению фазы) и подает его на вход ПЗУ,
при этом на выходе ПЗУ мы получаем текущее значение амплитуды в цифровом виде.
Далее ЦАП преобразует это цифровое значение в соответствующее значение напряжения
или тока. Для генерации синусоиды с фиксированной частотой постоянная величина
(приращение фазы, определяемое двоичным
числом, записанным в регистр частоты) прибавляется к значению, хранящемуся в аккумуляторе фазы, с каждым импульсом тактового сигнала. Если значение приращения велико, аккумулятор фазы будет быстро
пробегать всю таблицу синуса, хранящуюся
в ПЗУ, и частота сигнала при этом будет высока. Если значение приращения фазы мало, аккумулятору фазы понадобится больше шагов, чтобы пройти всю таблицу ПЗУ,
и соответственно частота сигнала на выходе будет низкой.

Классификация

Транзисторные генераторы имеют несколько классификаций:

• по диапазону частот выходного сигнала;
• по типу выходного сигнала;
• по принципу действия.

Диапазон частот – величина субъективная, но для стандартизации принято такое деление частотного диапазона:

• от 30 Гц до 300 кГц – низкая частота (НЧ);
• от 300 кГц до 3 МГц – средняя частота (СЧ);
• от 3 МГц до 300 МГц – высокая частота (ВЧ);
• выше 300 МГц – сверхвысокая частота (СВЧ).

Таково деление частотного диапазона в области радиоволн. Существует звуковой диапазон частот (ЗЧ) – от 16 Гц до 22 кГц. Таким образом, желая подчеркнуть диапазон частот генератора, его называют, например ВЧ или НЧ генератором. Частоты звукового диапазона в свою очередь также подразделяются на ВЧ, СЧ и НЧ.

По типу выходного сигнала генераторы могут быть:

• синусоидальные – для генерации синусоидальных сигналов;
• функциональные – для автоколебания сигналов специальной формы. Частный случай – генератор прямоугольных импульсов ;
• генераторы шума – генераторы широкого спектра частот, у которых в заданном диапазоне частот спектр сигнала равномерный от нижнего до верхнего участка частотной характеристики.

По принципу действия генераторов:

• RC-генераторы;
• LC-генераторы;
• Блокинг-генераторы – формирователь коротких импульсов.

Ввиду принципиальных ограничений обычно RC-генераторы используются в НЧ и звуковом диапазоне, а LC-генераторы в ВЧ диапазоне частот.

Ждущий мультивибратор — одновибратор — формирователь импульсов.

Схемы формирователей импульсов на цифровых КМОП микросхемах, онлайн расчёт времязадающих цепей и длительности выходных импульсов. — Почему ждущий? — Почему, почему? Потому что не спит ни днём, ни ночью — он на дежурстве, он ждёт! И ожидает он не трамвая на остановке, а внешнего сигнала запуска для формирования одиночного выходного импульса фиксированной длительности, после чего возвращается в первоначальное состояние самопроизвольно, без каких-либо воздействий и утомительных уговоров. — А почему одновибратор? — Ну, так как, почему? Выдержан, характер нордический, в генерацию, подобно мультивибратору, не впадает, имеет одно устойчивое состояние. Говорили ж Вам — он на дежурстве, он ждёт! — «Говорили ж бабы Вам, пиво с водкой, не для дам!». Второе-то состояние – неустойчивое! — А тут уж, мил-человек, ничего не попишешь, в конце концов, он — одновибратор. У каждого свои недостатки.

Замена переменного резистора постоянными

Теперь о подстроечном резисторе. Изначально в качестве резистора R5 был применен многооборотный подстроечный резистор на 470 Ом. Он позволял точно регулировать величину выходного напряжения.

Использование переменного резистора в подобных цепях нежелательно по двум основным причинам:

• ненадежность подвижного контакта
• наличие у многооборотных подстроечных резисторов паразитной индуктивности, которая может отрицательно сказаться на качестве выходного сигнала

Для представленной схемы генерация стабильна лишь в небольшом интервале сопротивлений этого резистора. Если соотношение сопротивлений больше требуемого — начинается клиппинг, т.е. синусоида будет подрезаться сверху и снизу. Если меньше — форма синусоиды начинает искажаться, а при дальнейшем уменьшении генерация глохнет.

Так же это зависит от используемого напряжения питания. Описываемая схема исходно была собрана на ОУ LM833 с питанием ±9В. Затем, без изменения схемы, ОУ были заменены на AD8616, а напряжение питания на ±2,5В (максимум для этих ОУ). В итоге такой замены синусоида на выходе подрезалась. Подбор резисторов дал значения 210 и 165 ом, вместо 150 и 330 соответственно.

↑ Другие варианты применения микросхемы LM386

↑ Усилитель на LM386 с гнездом для подключения наушников

На рис. 7 показан усилитель с возможностью подключения головных телефонов. На схеме входное напряжение от источника аудиосигнала подаётся через конденсатор С1, устраняющий постоянную составляющую на регулятор громкости R1.

Рис. 7. Усилитель с гнездом для подключения наушников

Второй конденсатор (С2), включённый между средним выводом R1 и неинвертирующим входом, в принципе не нужен, но такое схемотехническое решение устраняет шорохи при возможном плохом качестве переменного резистора, а также уменьшает смещение половинного напряжения на выходе усилителя.

Гнездо для подключения наушников включено через развязывающий конденсатор С5 таким образом, что при отсутствии штекера наушников подключён динамик ВА1, а при включении штекера – динамик отключается.

Назначение остальных элементов усилителя было рассмотрено выше. Коэффициент усиления по напряжению минимален (Ku=20).

↑ Переговорное устройство на LM386

Взяв за основу усилитель с максимальным коэффициентом усиления (рис. 2), можно получить простое переговорное устройство. Как видно из схемы, представленной на рис. 8, в неё добавлен выключатель питания и переключатель «Приём – передача», обеспечивающий попеременную работу динамических головок ВА1 и ВА2 в качестве микрофона или громкоговорителя.

Рис. 8. Переговорное устройство

Устройство позволяет организовать проводную связь между двумя абонентами. Дальность связи достигает нескольких сотен метров.

Область применения этой конструкции: связь между двумя абонентами, игры и т. п. Усилитель с динамической головкой ВА1 располагается на основном пункте связи, а другая динамическая головка – на удалённом пункте связи. Соединение основного и удалённого пунктов связи выполняют многожильным телефонным двухпроводным кабелем. Конструкция питается от батареи напряжением 9 В типа «Крона».

↑ Генератор синусоидальных сигналов с малыми искажениями на LM386

Этот же усилитель без больших затрат превращается в генератор синусоидальных сигналов с малым коэффициентом гармоник. Схема генератора с мостом Вина показана на рис. 9.

Рис. 9. Генератор синусоидальных сигналов с малыми искажениями

Напомним, что частота генератора определяется выражением:

fo=½Π√(R1R2C1C2)

Чаще всего выбирают R1=R2 и C1=C2, при этом выражение упрощается:

fo=½ΠR1C1

Вторым требованием является то, что коэффициент отрицательной обратной связи усилителя должен быть равен точно 1/3 . При указанных условиях в схеме возникают незатухающие колебания. Если этот коэффициент меньше 1/3, амплитуда колебаний будет быстро увеличиваться со временем, пока выходное напряжение не превратится в меандр.

Если коэффициент отрицательной обратной связи более 1/3, амплитуда колебаний через некоторое время будет стремиться к нулю. Ясно, что установить идеальное значение коэффициента можно, если применить систему автоматической регулировки амплитуды.

Для этого предусмотрена цепь отрицательной обратной связи R3, HL1, которая так воздействует на коэффициент усиления, чтобы амплитуда колебаний стабилизировалась при весьма малых нелинейных искажениях (порядка 0,05%).

Если выходное напряжение генератора по каким-либо причинам увеличивается, увеличится и ток через R3, а также напряжение на нелинейном элементе – лампе накаливания HL1. Нить лампы накаливания разогреется, и её сопротивление увеличится, что приведёт к уменьшению глубины отрицательной обратной связи и уменьшению напряжения на выходе генератора. При уменьшении выходного напряжения генератора процессы происходят в обратном направлении, в результате обеспечивается автоматическая стабилизация коэффициента усиления.

При указанных на принципиальной схеме значениях элементов частота генерируемых колебаний составляет 1 кГц, а амплитуда – около 2 В эфф.

↑ Генератор прямоугольных импульсов на LM386

Схема, показанная на рис. 10, представляет собой генератор сигналов прямоугольной формы.

Рис. 10. Генератор прямоугольных импульсов

Усилитель DA1 играет роль компаратора. Положительная обратная связь реализуется с помощью делителя R1, R2, подключённого к неинвертирующему входу усилителя. Коэффициент обратной связи Kос=R2/(R1+R2). В состав отрицательной обратной связи включена интегрирующая цепь R3, C1.

Период колебаний генератора для симметричных сигналов прямоугольной формы составляет:

T=2R3C1ln[(1+Kос)/(1-Kос)]

При Кос=0,462 формула упрощается:

Т=2R3C1, и частота f=½R3С1

Максимальная частота генерируемых схемой колебаний ограничена скоростью нарастания выходного напряжения усилителя DA1.

Как выглядят генераторы?

Стандартные генераторы синусоидального сигнала представлены в виде небольшого короба, на передней панели имеется экран. С его помощью производится контроль колебаний и регулировки. В верхней части экрана имеется текстовое поле – это своеобразное меню, в котором присутствуют разные функции. Управление может производиться кнопками и переменными резисторами. На экране указывается вся информация, необходимая при работе.

Амплитуда и смещение сигнала регулируются при помощи кнопок. Новейшие образцы приборов оснащаются выходами, посредством которых можно произвести запись всех результатов на флеш-накопитель. Для изменения частоты дискретизации в генераторах синусоидального сигнала применяются специальные регуляторы. Благодаря им пользователь может очень быстро осуществить синхронизацию. Обычно внизу, под экраном, располагается кнопка включения, а рядом с ней выходы генератора.

В каких случаях применяются синтезаторы DDS? Какие еще методы синтеза сигналов существуют?

В различных электронных устройствах часто требуется синтезировать сигналы различной частоты
и формы, и с высокой точностью управлять параметрами этих сигналов. Необходим ли источник высококачественного сигнала с низким уровнем фазового
шума и с быстрой перестройкой частоты (для телекоммуникационных систем) или же требуется просто синтезировать сигнал определенной частоты для
промышленного тестового оборудования или для
медицинских систем — в любом случае важными
для разработчика параметрами являются удобство
применения, компактность и низкая стоимость.

Существует много способов синтеза сигналов — от генераторов на основе петли ФАПЧ (такой подход
доминирует при синтезе сигналов высокой частоты)
до динамического цифрового управления цифро-аналоговым преобразователем (при синтезе низкочастотных сигналов). Но технология DDS быстро завоевывает популярность в качестве средства синтеза сигналов как в телекоммуникационных, так
и в низкочастотных промышленных системах благодаря тому, что стало возможным реализовать на одной микросхеме программируемый генератор с высоким разрешением по частоте и с высоким качеством сигнала.

Кроме того, непрерывное совершенствование технологии и схемотехники привело к тому, что стоимость микросхем и их энергопотребление снизились
до величин, немыслимых в прошлом.

Например, программируемый генератор DDS
AD9833 (рис. 1), при работе от источника питания
5,5 В и при частоте кварцевого резонатора 25 МГц,
потребляет не более 20 мВт.

Рис. 1. Однокристальный DDS синтезатор AD9833

Стандартный вариант генератора

Решение простое. Нужно подключить конденсатор не через резистор, а через источник, стабилизатор тока, чтобы сила тока не зависела от напряжения.

На приведенной схеме так и сделано. Недостатками этой схемы является низкая нагрузочная способность и сложность реализации хорошего источника тока с двумя выводами (двухполюсника). Нагрузочная способность этой схемы совсем плохая. Ее можно нагружать только на очень высокоомную нагрузку, не имеющую емкостной и индуктивной составляющих. В противном случае наблюдается искажение сигнала или срыв генерации.

От названных недостатков свободна более совершенная схема генератора треугольного сигнала.

Резисторы R1 и R2 — 300 кОм. Они образуют делитель напряжения. Микросхема D1 — операционный усилитель с высоким входным сопротивлением. Диоды VD1-VD4 — любые детекторные. Микросхема D2 — интегральный или какой-то еще источник тока

Какие свойства синтезаторов DDS являются основными преимуществами с точки зрения проектировщика?

Современные недорогие, высокопроизводительные и высокоинтегрированные синтезаторы DDS становятся очень популярными
как в коммуникационных системах, так и в устройствах с датчиками. Среди привлекательных для разработчика свойств можно отме-
тить следующие:

• Цифровая настройка частоты с точностью
  до микрогерц и фазы с точностью до долей
  градуса.
• Чрезвычайно большая скорость перестройки частоты (или фазы) выходного сигнала;
  переключение частоты производится при
  непрерывной фазе сигнала без выбросов
  и без переходных процессов захвата частоты, присущих системам с ФАПЧ.
• Цифровая архитектура синтезаторов DDS
  позволяет избавиться от элементов ручной
  настройки и от явлений, связанных с температурным и временным дрейфом, присущим аналоговым системам.
• Цифровой интерфейс синтезаторов DDS
  позволяет без труда реализовать дистанционное управление синтезатором с помощью
  микропроцессора.

Генераторы сигналов на ICL8038. Синусоида, треугольник, прямоугольник.

Генераторы сигналов на ICL8038.

В одной из наших статей мы уже рассмотрели принципиальную схему функционального генератора, это был DIY kit конструктор китайского производства, ссылка на статью:

В этой статье мы делимся с вами похожей схемой генератора, она также способна выдавать синусоиду, сигнал треугольной и прямоугольной формы. Как и в предыдущей статье за основу взята микросхема ICL8038 сигналы которой усиливаются операционным усилителем TL071. Схема показана ниже:

На выходе TL071 установлен резистивный делитель напряжения, что позволяет иметь выходной сигнал нормального и высокого уровня. Так же возможна регулировка усиления с помощью потенциометра номиналом 100 кОм. Между самим генератором и усилителем установлен галетный переключатель на 3 положения, посредством которого выбирается форма выходного сигнала.

В цепи 10-й ножки микросхемы ICL8038 также установлен галетный переключатель, у него 5 положений, его предназначение заключается в выборе частотного диапазона, который зависит от номинала емкости стоящей в этой цепи.

Подстроечными резисторами настраивается форма сигнала выдаваемого генератором, то есть чтобы геометрия сигнала была правильная, без искажений.

Микросхема ICL8038 способна генерить сигналы частотой от 0.001 Hz до 300 kHz. Даташит на нее вы сможете найти в архиве для скачивания.

Питание схемы двуполярное, реализуется с помощью двух интегральных стабилизаторов 7812 и 7912. На плате расположен диодный мост, собранный на 1N4007 или им подобных диодах, и сглаживающими емкостями номиналом 2200 mF. На клеммы питания подается переменка с трансформатора, напряжение может быть от 2 х 10 до 2 х 15 Вольт.

Исходники печатной платы следующие:

Исходник платы, вид со стороны элементов:

Ну и как обычно, наша переделка изображений в формат LAY6:

Плата генератора на ICL8038 + TL071 в сборе:

Формы выходных сигналов генератора показаны на следующем изображении:

Есть еще одна очень похожая схема, отличие в том, что в ней применен операционный усилитель LM741, смотри следующее изображение:

Исходники платы следующие:

Плата этого варианта генератора, преобразованная в формат LAY6:

Фото-вид платы LAY6 формата:

Обращаем ваше внимание, при сборке второго варианта генератора не забудьте поставить перемычки между точками “A” и “В”, смотрите снимки ниже:

Перемычки на плате генератора_сторона дорожек:

Плата генератора на ICL8038 + LM741 в сборе:

Аналоговые каналы

Микроконтроллер STM32F415RG имеет в своем составе 12-тибитныйDAC (digital-to-analog) преобразователь на два независимых канала, что позволяет генерировать разные сигналы. Можно напрямую загружать данные в регистры преобразователя, но для генерации сигналов это не очень подходит. Лучшее решение — использовать массив, в который генерировать одну волну сигнала, а затем запускать DAC с триггером от таймера и DMA. Изменяя частоту таймера можно изменять частоту генерируемого сигнала.

«Классические

» формы волны включают: синусоидальная, меандр, треугольная и пилообразная волны.Функция генерации данных волн в буфере имеет следующий вид // ***************************************************************************** // *** GenerateWave ******************************************************** // ***************************************************************************** Result Application::GenerateWave(uint16_t* dac_data, uint32_t dac_data_cnt, uint8_t duty, WaveformType waveform) { Result result; uint32_t max_val = (DAC_MAX_VAL * duty) / 100U; uint32_t shift = (DAC_MAX_VAL — max_val) / 2U; switch(waveform) { case WAVEFORM_SINE: for(uint32_t i = 0U; i < dac_data_cnt; i++) { dac_data= (uint16_t)((sin((2.0F * i * PI) / (dac_data_cnt + 1)) + 1.0F) * max_val) >> 1U; dac_data += shift; } break; case WAVEFORM_TRIANGLE: for(uint32_t i = 0U; i < dac_data_cnt; i++) { if(i <= dac_data_cnt / 2U) { dac_data = (max_val * i) / (dac_data_cnt / 2U); } else { dac_data = (max_val * (dac_data_cnt — i)) / (dac_data_cnt / 2U); } dac_data += shift; } break; case WAVEFORM_SAWTOOTH: for(uint32_t i = 0U; i < dac_data_cnt; i++) { dac_data = (max_val * i) / (dac_data_cnt — 1U); dac_data += shift; } break; case WAVEFORM_SQUARE: for(uint32_t i = 0U; i < dac_data_cnt; i++) { dac_data = (i < dac_data_cnt / 2U) ? max_val : 0x000; dac_data += shift; } break; default: result = Result::ERR_BAD_PARAMETER; break; } return result; } В функцию нужно передать указатель на начала массива, размер массива, максимальное значение и требуемую форму волны. После вызова массив будет заполнен сэмплами для одной волны требуемой формы и можно запускать таймер для периодической загрузки нового значения в DAC.DAC в данном микроконтроллере имеет ограничение: типичное settling time (время от загрузки нового значения в DAC и появлением его на выходе

) составляет 3 ms. Но не все так однозначно — данное время является максимальным, т.е. изменение от минимума до максимума и наоборот. При попытке вывести меандр эти заваленные фронты очень хорошо видно:

Если же вывести синусоидальную волну то завал фронтов уже не так заметен из-за формы сигнала. Однако если увеличивать частоту синусоидальный сигнал превращается в треугольный, а при дальнейшем увеличении уменьшается амплитуда сигнала.

Генерация на 1 KHz (90% амплитуда

):

Генерация на 10 KHz (90% амплитуда

):

Генерация на 100 KHz (90% амплитуда

):

Уже видны ступеньки — потому что загрузку новых данных в DAC осуществляется с частотой в 4 МГц.

Кроме того, задний фронт пилообразного сигнала завален и снизу сигнал не доходит до того значения до которого должен. Это происходит потому, что сигнал не успевает достич заданного низкого уровня, а ПО загружает уже новые значения

Генерация на 200 KHz (90% амплитуда

):

Тут уже видно как все волны превратились в треугольник.

Тестирование работы генератора сигналов

Соберите аппаратную часть проекта и загрузите программу в плату Arduino. В идеале тестировать работу данного генератора нужно с помощью осциллографа, но если у вас его нет, то можно использовать простой светодиод – им можно оценить работу схему на частотах, которые видит человеческий глаз.

Подключите зонд к выходу прямоугольной и синусоидальной волны в схеме. Подключите к этим двум контактам светодиоды если у вас нет осциллографа. Подайте питание на схему и вы увидите приветственное сообщение на экране ЖК дисплея. Затем, вращая ручку углового кодера, вы можете установить желаемое значение частоты сигнала. Формируемые сигналы будет наглядно видно на экране осциллографа. Если вы используете для проверки схемы светодиоды, то вы увидите что частота их мигания будет изменяться с вращением ручки углового кодера.

Более подробно работу проекта вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи.

А как получить сигнал с фазовой модуляцией PSK?

Кодирование со сдвигом фаз (PSK) — еще
один простой способ кодирования. При модуляции PSK частота несущей остается постоянной, а фаза передаваемого сигнала меняется в соответствии с передаваемым кодом.

Из разновидностей модуляции PSK наиболее
простой является двоичная импульсно-кодовая
модуляция (BPSK) — в ней применяется только
два значения фазы сигнала, 0° и 180°. Спомощью
фазового сдвига 0° передается логическая единица, а при фазовом сдвиге 180° — логический ноль.
Состояние каждого передаваемого разряда определяется по отношению к предыдущему разряду. Если фаза сигнала не меняется, это означает, что передаваемый сигнал находится постоянно в одном из логических состояний — 0 или 1.
Если фаза изменилась на 180°, это значит, что состояние изменилось — с 0 на 1 или с 1 на 0.

Кодирование PSK легко реализовать с помощью микросхемы-синтезатора DDS. Большинство из них обладают отдельным регистром фазы, в который можно записать величину фазы. Эта величина прибавляется к фазе
несущей частоты без изменения значения частоты. Изменение значения регистра фазы
приводит к изменению фазы несущей частоты, таким образом, мы получаем сигнал с модуляцией PSK. Для тех случаев, где требуется
модуляция с высокой скоростью, имеется ИС
AD9834, в которой предусмотрены регистры,
куда можно заранее записать величину фазы
сигнала, а затем выбрать одно из двух значений фазы с помощью входа PSELECT, в результате чего мы получим требуемый сигнал
с фазовой модуляцией.

Более сложные виды модуляции PSK подразумевают 4 или 8 различных значений фазы. При этом скорость передачи данных гораздо выше, чем при простейшей двоичной
модуляции (BPSK). При модуляции с четырьмя значениями фазы (квадратурной модуляции, или QPSK) фаза может принимать значения 0°, +90°, –90° или 180°; таким образом, каждое значение фазы передает 2 бита информации. В микросхемах AD9830, AD9831,
AD9832 и AD9835 имеется четыре регистра фазы, позволяющих реализовать сложные схемы модуляции за счет выбора одного из четырех значений сдвига фазы.

Рис. 8. Синхронизация синтезаторов DDS

Одновибратор на логических элементах К155ЛА3

Одновибратором именуют генератор, вырабатывающий одиночные электрические импульсы. Алгоритм работы одновибратора таков: при поступлении на вход одновибратора электрического сигнала, схема выдает на выходе короткий импульс, продолжительность которого определяется номиналами RC цепи.

После окончания формирования выходного импульса, одновибратор вновь возвращается в свое первоначальное состояние, и процесс повторяется при поступлении нового сигнала на его входе. Поэтому данный одновибратор еще именуют ждущим мультивибратором.

На практике применяется множество разновидностей одновибраторов, таких как одновибратор на транзисторах, операционных усилителях и одновибратор на логических элементах.