Кроме того возможна плавная регулировка выходного уровня. Коэффициент гармонических искажений синусоидального сигнала не более 0,7%. Питается генератор постоянным напряжением 25В от лабораторного источника.

Задающий мультивибратор построен на элементах D1.1-D1.3 микросхемы D1 (один из четырех элементов этой микросхемы не используется, его входы — выводы 12 и 13 при монтаже необходимо соединить с 14-м или 7-м выводами микросхемы). Частота генератора определяется параметрами RC-цепи, состоящей из одного из конденсаторов С1-С5 и резисторов R4-R3.

Емкость конденсатора RC-цепи изменяется ступенчато при помощи переключателя S1, при помощи которого таким образом переключаются поддиапазоны, а составляющая R этой RC-цепи изменяется плавно при помощи переменного резистора R3 включенного реостатом. Таким образом при помощи R3 выполняется плавная настройка в пределах диапазона.

На выходе интегратора, выполненного на элементе D1.1 имеются треугольные импульсы, которые используются как самостоятельная функция и как источник для получения синусоидальных импульсов. Конденсатор С6 включенный в этой цепи устраняет высокочастотные помехи, которые могут иметь место в процессе работы интегратора. Прямоугольные импульсы получаются на выходе компаратора на элементах D1.2 и D1.3.

Из-за разброса параметров микросхем К561 треугольное напряжение на выходе элемента D1.1 может иметь не совсем симметричную форму, что приводит к получению синусоидального напряжения имеющего большой коэффициент нелинейных искажений. Эту асимметрию устраняют подачей некоторого напряжения смещения с движка подстроечного резистора R7.

Преобразователь функции треугольного напряжения в синусоидальное выполнен на диодах VD1-VD6 и резисторах R10-R12. Он работает на принципе кусочно-квадратичной аппроксимации синусоидального сигнала.

Фактически преобразователь представляет собой нелинейный шунт, характеристика падения на нем треугольного напряжения предельно близка к синусоидальной. Крутизну участков аппроксимации при поступлении положительной полуволны задают диоды VD1-VD3, а при поступлении отрицательной — VD4-VD6. Длина участков пропорциональна сопротивлениям резисторов R10-R12, которые выбраны исходя из соотношения R10/R11=R11/R12=2.

Без подбора диодов по вольт амперной характеристике коэффициент нелинейных искажения синусоидального сигнала получается около 1 %. После подбора по ВАХ, так чтобы диоды имели предельно близкие характеристики КНИ удается получить 0,3-0,5% Если установить резисторы R10-R12 с сопротивлением в два-три раза большим чем на схеме, а затем подобрать их сопротивления добиваясь минимума КНИ, и поместить преобразователь в термостат, можно получить КНИ менее 0,1%.

Конденсатор С7 должен иметь ток утечки не более 1 мкА. Чтобы уменьшить влияние температуры на работу преобразователя его необходимо поместить в термоизолятор — картонный кубик со стороной 10-15 мм, который, после установки в него деталей преобразователя нужно залить парафином.

Из-за малого количества участков аппроксимации на квазисинусоиде заметны верхушки треугольных импульсов, которые увеличивают КНИ синусоидального сигнала. Для того чтобы понизить их влияние верхушки треугольного сигнала перед подачей на преобразователь ограничиваются цепями VD7, R15, С8 и VD8, R16, С9.

Нужно отметить что данный ограничитель входит в режим только спустя несколько секунд, по мере установки некоторого баланса между зарядкой конденсаторов С8 и С9 и их разрядкой вершинами треугольных импульсов.

Подстроечным резистором R7 добиваются симметрии треугольного напряжения. Установив частоту генерации 5000 Гц приступают к настройке преобразователя треугольного напряжения в синусоидальное. Используя метод последовательного приближения поочередно поворачивая движки подстроечных резисторов R7 и R9 добиваются такого их положения, при котором любое небольшое изменение положения движков R7 и R9 приводит только к увеличению искажений.

Затем более тщательным подбором резистора R4 и конденсаторов С1-С5 устанавливают границы поддиапазонов.

Схема синосуидального RC-генератора » Схемы электронных устройств

Генератор синусоиды с мостом Вина с низким уровнем искажений

Когда нету под рукой качественного генератора синусоидального сигнала — как отлаживать усилитель, который ты разрабатываешь? Приходится обходиться подручными средствами.

В этой статье:

• Высокая линейность при использовании бюджетного ОУ 
• Точная система АРУ, вносящая минимум искажений
• Возможность работы от батарейки: минимум помех

Предыстория

В начале тысячелетия подались мы всем семейством на житьё-бытьё в дальние страны. Кое-что из моих электронных запасов последовало за нами, но, увы, далеко не всё. Итак оказался я один на один с большими собранными мною, но совсем ещё не отлаженными моноблоками, без осциллографа, без генератора сигналов, с огромным желанием завершить тот проект и слушать наконец музыку. Осциллограф удалось выпросить у друга во временное пользование. С генератором надо было срочно что-то изобретать самому. По тем порам я ещё не освоился с доступными здесь поставщиками компонентов. Из случайно оказавшихся под рукой операционников было несколько неудобоваримых продуктов древне-советской электронной промышленности, да LM324, выпаянный из сгоревшего компьютерного блока питания.
LM324 datasheet: National/TI, Fairchild, OnSemi… Обожаю читать даташиты от National — у них обычно масса интересных примеров применения деталюх. OnSemi в данном случае тоже подсуетились. А вот «Цыганёнок» что-то обделил своих приверженцев 🙂

Внимание: автор ни в коем случае не рекомендует использование LM324 при повторении конструкции. Целью написания данной статьи было желание поделиться несколькими рабочими приёмами в схемотехнике, которые могут оказаться полезными в других приложениях. При повторении данного генератора, пожалуйста, выбирайте современные, более качественные ОУ.

Классика жанра

Генератор, использующий мост Вина, вне сомнений хорошо известен и распространён среди любителей и профессионалов. Предлагаемое в данной статье решение содержит пару интересных трюков и позволит даже начинающему радиолюбителю без особых проблем и из доступных компонентов собрать генератор, вырабатывающий синусоидальный сигнал с исключительно низким коэффициентом гармоник.

Частота данного генератора, при условии R1=R2 и C1=C2 будет определяться следующей формулой:

На данной частоте коэффициент передачи фильтра (выделен зелёным) будет максимален и равен 1/3 при нулевом фазовом сдвиге. Следовательно, коэффициент усиления, задаваемый цепью отрицательной обратной связи R3 и R4 должен быть в точности равен 3. Для случая идеального ОУ: R4 = 2 * R3.
К сожалению, в реальной жизни не бывает идеально точных резисторов и конденсаторов, да и коэффициент усиления реального операционного усилителя не бесконечен. При малейшем отклонении от идеальных параметров генерация либо затухает, либо уходит «в разнос» до совершенно неприемлемого уровня искажений.

Автоматическая Регулировка Коэффициента Усиления

Решение проблемы обеспечения требуемого Ку давно известно: применить в качестве R3 или R4 какой-нибудь нелинейный или управляемый элемент, который будет подстраиваться таким образом, чтобы обеспечить заданный Ку при некоем определённом размахе выходного сигнала. Обычно ставят терморезисторы, миниатюрные лампочки, оптроны, либо полевые транзисторы (наш случай). Для достижения низкого THD необходимо обеспечить, чтобы нелинейность данного управляющего элемента не проявлялась на частотах генерации. Для лампочек и терморезисторов на частотах генерации от десятков Герц и выше это условие легко выполнимо за счёт тепловой инерционности оных. Полевым же транзистором необходимо управлять используя детектор с сообразно большой постоянной времени.

Схема, приведённая выше, скорее всего, будет работать. Фиолетовым выделен пиковый детектор. VT1 выполняет роль R3 из предыдущего примера. Схема запускается уверенно, так как при включении на затворе VT1 присутствует нулевое напряжение с разряженного C3 — канал открыт, следовательно Ку максимальный. По мере заряда C3 канал запирается, Ку уменьшается и в идеале схема находит тот самый баланс, при котором Ку равен трём и генератор вырабатывает неискажённую синусоиду.

Но есть всё же две проблемы:

Во-первых, петлевое усиление «сине-фиолетовой» цепи Автоматического Регулирования Уровня сигнала слишком большое и возможно возникновение низкочастотных колебаний с постоянной времени АРУ, заданной R7C3. Проявляться это будет в прерывистом и искажённом сигнале на выходе: то есть генерация, то нету, и так по кругу.

Во-вторых, все нелинейности канала сток-исток VT1 в полном объёме будут замешаны в выходной сигнал.

Повышаем устойчивость АРУ и линейность

Решение обеих проблем достаточно тривиально: «позволить» полевому транзистору изменять общий Ку лишь в небольших пределах, скажем примерно от 2.5 до 3.5. В финальном варианте генератора через канал транзистора протекает лишь незначительная часть тока цепи ООС. Таким образом резко снижается влияние нелинейностей канала на форму генерируемого сигнала. Уменьшению искажений способствует и тот факт, что в данном включении размах напряжения на канале составляет лишь небольшую долю от того, что было в «сине-фиолетовом» варианте. Так же снижается и петлевое усиление цепи АРУ. Схема надёжно выходит в режим генерации и стабилизации амплитуды выходного сигнала.

• R1, R2 = 100 кОм
• C1, C2 = 1 нФ = 1000 пФ
• R4 = 10 кОм
• R3 = 3.9 кОм
• R5 = 3 кОм
• VT1 = КП103И
• R6 = 470 Ом
• C3 = 2.2 мкФ
• R7 = 1 МОм
• R8 = 10 кОм

В качестве VT1 можно применить практически любой p-канальный J-FET. От его порогового напряжения будет впрямую зависеть амплитуда генерируемого сигнала. Возожно использовать и n-канальный J-FET — они более доступны; для этого необходимо только сменить полярность (перевернуть) VD1 и C3. Если амплитуда на выходе окажется недостаточной, то вполне можно второй ОУ использовать для небольшого усиления амплитуды сигнала.

Данная схема, как она есть, будет работать отлично… если применить топовые модели операционных усилителей.

Выходной каскад бюджетного ОУ — в честном классе А

С применением LM324 ожидались проблемы в виде переключательных искажений в районе смены полярности тока на выходе ОУ. Решено было пресечь всяческие поползновения подобного рода на корню: поставить нагрузочные источники тока по выходу каждого операционного усилителя, выведя тем самым выходные каскады оных в честный класс «А».

• R9 = 6.2 кОм
• VT2-VT4 = КТ503

VT2-VT4 можно взять любые маломощные npn, желательно из одной партии, или просто подобрать так, чтобы токи коллекторов были приблизительно одинаковыми. В данном применении нам не важны ни температурная стабильность Источников Тока, ни точность абсолютного значения токов, ни даже линейность или высокое динамическое сопротивление — операционный усилитель подкорректирует все перекосы. Существенное преимущество данной схемы ИТ заключается в очень низком минимальном рабочем напряжении на выходе: практически равном напряжению насыщения транзистора при данном токе.

Батарейное питание

Для того, чтобы избежать всевозможных наводок на входе тестируемого устройства, очень хотелось запитать генератор от батареек. Удобнее всего работать с 4 щелочными элементами — и доступно, и 6Вольт — уже вполне высокое напряжение, чтобы подходящий операционный усилитель мог ни в чём себе не отказывать 🙂
LM324 успешно работает уже от +-1.5В и документация заявляет возможность работы и по входам и по выходу на уровне отрицательного источника. Правда, 50мкА току при напряжении на выходе вблизи V- явно маловато. Но при использовании ИТ «подпорок», описанных выше, получаем уже 1мА при напряжении на выходе (V-)+(0.3В) и более — вполне достаточно для нагрузки в 10 кОм.

Даже при батарейном питании 6 Вольт и размахе напряжения на выходе всего 2 Вольта от минимума до максимума — желательно оставить примерно одинаковый запас по напряжению в обе стороны (полярности) относительно земли. К уровню V- выходы ОУ, благодаря внешним ИТ, могут приближаться достаточно близко, но вот до положительной «рельсы» V+ вольта полтора не дотягивают. Простенький делитель на схеме ниже устанавливает уровень виртуальной земли примерно в центре рабочей зоны по напряжению для ОУ, причём при любом допустимом напряжении питания.
Красный светодиод выполняет двойную функцию: задаёт 1.7 Вольта дополнительного напряжения между виртуальной землёй и V+, а так же — он ещё и светится!

• VD2 = красный светодиод 1.7 Вольта
• R10, R11 = 2 кОм
• C10, C11 = 0.1 мкФ (керамика или плёнка)
• C12, C13 >= 10 мкФ

Тестируем, тестируем…

Отлаживал я этот генератор за несколько заходов, да и давно это было, так что уже не справлюсь описать все шаги, доведшие меня до такой жизни 🙂
Для того, чтобы убедиться в полезности нагрузки ОУ источником тока — приведу осциллограмму выходного сигнала этого генератора с отключёнными источниками тока (закоротил временно базы и эмиттеры транзисторов).

Самая большая беда на данной картинке — так горячо «любимые» строителями усилителей в классе АБ переходные искажения.
Ограничение сигнала снизу, конечно, тоже неприятно, но от него легко избавиться просто подав более высокое напряжение питания на схему. Так что настоятельно рекомендую не полениться и поставить источники тока, подгружающие ОУ по выходам.

Результат

Ранее что-то не задалось у меня с измерениями искажений. Много позже, когда пообзавёлся HiRes ЦАП-АЦП, перемерил. Получилось не то, чтобы плохо, но как источник для измерения Кг в аудио данная схема явно не тянет. Синус схемка выдаёт, конечно, красивый.

Результаты обмеров:
THD 1.5%,

2-я гармоника -36дБ, 3-я -64дБ, 4-я -89дБ.

На одной макетке ужились два генератора — синусоидального и пилообразного сигналов:

На самостоятельную проработку 😉

Вместо фиксированных C1C2 и R1R2 вполне возможно поставить переключаемую линейку конденсаторов, а так же сдвоенные потенциометры — и получится широкодиапазонный генератор синусоидальных сигналов с низким коэффициентом гармоник.

Настоятельно рекомендую использовать защиту по питанию: подробное описание в статье о том, как использовать МОП транзистор для защиты от переполюсовки питания.

Помоги автору!

В этой статье были показаны несколько несложных приёмов, позволяющих добиться весьма качественной генерации и усиления синусоидального сигнала, используя широко распространённый недорогой операционный усилитель и полевой транзистор с p-n переходом:

• Ограничение диапазона автоматической регулировки уровня и уменьшение влияния нелинейности регулирующего элемента;
• Смещение выходного каскада ОУ в линейный режим работы;
• Выбор оптимального уровня виртуальной земли для работы от батарейного питания.

Всё ли было понятно? Нашел ли ты что-либо новое, оригинальное в этой статье? Мне будет приятно, если ты оставишь комментарий или задашь вопрос, а так же — поделишься статьёй с друзьями в социальной сети, «кликнув» соответствующую иконку ниже.

Дополнение (Октябрь 2017) Попалось на просторах Сети: http://www.linear.com/solutions/1623. Сделал два вывода:

Генератор синусоидальных колебаний на инверторах схема. Генератор синусоидального сигнала

Используя частотно-избирательную цепь в виде двойного Т-моста и линейный регулятор напряжения LT3080 , можно построить генератор на основе двойного Т-моста с низким коэффициентом гармоник и возможностью управления выходной мощностью.

Оборудование для проверки систем переменного тока часто нуждается в источнике сигнала с малыми нелинейными искажениями для проведения проверки приборов. Общей практикой является использование, в качестве эталона, генератора сигналов с малыми искажениями, сигнал с которого подается на усилитель мощности и управляет проверяемым устройством. Эта Идея предлагает менее громоздкую альтернативу.

На рис. 1 изображен генератор, который выдает синусоидальный сигнал с малыми искажениями и возможностью управления мощностью выходного сигнала. Мощный генератор состоит из двух основных частей: схемы двойного Т-моста и мощного регулятора с низким падением напряжения. Схема двойного Т-моста работает как два фильтра Т-типа, соединенных параллельно: фильтр низких частот и фильтр высоких частот.

Схема двойного Т-моста обладает высокой частотной избирательностью как фильтр-пробка (режекторный фильтр). Регулятор с малым падением напряжения усиливает сигнал и управляет нагрузкой. Регулятор, используемый в этой схеме, содержит внутренний источник образцового тока с повторителем напряжения. Коэффициент передачи от вывода Управление (Set) до вывода Выход (Out) равен единице, а источником тока является стабильный источник тока на 10 мкА. Резистор RSET, подключенный к выводу Set программирует выходной уровень напряжения постоянного тока. Подключение схемы двойного Т-моста между выводами Выход (Out) и Управление (Set) pins, приводящее к тому, что фильтр ослабляет как высокие, так и низкие частоты, приводит к тому, что сигнал с частотой, соответствующей резонансной частоте фильтра, беспрепятственно проходит через него. Резисторы и конденсаторы задают центральную частоту фильтра, f0: f0=1/(2πRC).

Малосигнальный анализ схемы двойного Т-моста показывает, что максимальный коэффициент передачи наблюдается на центральной частоте. Максимальный коэффициент усиления генератора на двойном Т-мосте увеличивается от значения1 до значения 1.1 при увеличении K-фактора от двух до пяти (рис. 2). Максимальный коэффициент усиления уменьшается, когда K-фактор становится больше 5. Поэтому, обычно выбирают значение K-фактора в промежутке от трех до пяти для достижения коэффициента усиления большего единицы. Петлевое усиление должно быть равно единице чтобы поддерживать устойчивую генерацию. Таким образом, для подстройки петлевого усиления и управления амплитудой выходного сигнала требуется потенциометр.

Генератор на основе двойного Т-моста может управлять индуктивной, емкостной и резистивной нагрузкой. Ограничение тока стабилизатора с малым падением напряжения, которое составляет 1.1 А для микросхемы Linear Technology LT3080, является единственным ограничением на возможности управления нагрузкой генератора. Характеристики нагрузки, в свою очередь, ограничивают частотный диапазон. Например, нагрузка сопротивлением 10 Ом с выходным конденсатором емкостью 4.7 мкФ приводит к величине коэффициента гармоник Кг (THD) 7% на частоте выше 8 кГц, в то время, как на частоте 400 Гц Кг составляет всего 0.1% , для схемы на рис. 3. Генератор на двойном Т-мосте имеет ту же производительность, при линейном управлении нагрузкой, что и сама микросхема LT3080. Кроме того он работает в широком температурном диапазоне.

Используя автоматическое управление усилением, можно заменить потенциометр лампой накаливания (рис. 3) или управляемым напряжением каналом MOSFET-транзистора (рис. 4). Сопротивление лампы накаливания увеличивается при увеличении амплитуды выходного сигнала генератора, вследствие чего проявляется эффект самонагревания, таким образом отслеживается коэффициент усиления, управляющий генерацией выходного сигнала. На рис. 4, посредством детектирования пикового значения выходного напряжения с использованием стабилитрона, сопротивление канала MOSFET-транзистора уменьшается при увеличении амплитуды выходного сигнала генератора. Петлевое усиление также уменьшается, управляя генерацией сигнала.

На рис. 5 показана проверка формы сигнала генератора на двойном Т-мосте, при использовании лампы накаливания. Выход настроен на сигнал с двойной амплитудой от пика до пика 4В при напряжении смещения 5 В постоянного тока (рис. 6). Генератор на двойном Т-мосте имеет частоту генерации 400 Гц и коэффициент гармоник Кг 0.1%. наиболее значительный вклад вносит вторая гармоника, которая имеет амплитуду менее 4 мВ от пика до пика. На рис. 6 показана проверка формы сигнала генератора на двойном Т-мосте, при использовании MOSFET-транзистора. Кг составил 1% при амплитуде второй гармоник 40 мВ от пика до пика.

Переходные процессы при включении являются другим важным аспектом генератора. В обоих схемах отсутствуют сверхнизкочастотные колебания, характерные для других типов генераторов. Формы сигналов на рис. 7 и рис. 8 говорят о малом выбросе при включении. Генератор, использующий стабилизацию MOSFET-транзистором быстрее, чем генератор использующий стабилизацию лампой накаливания, поскольку лампа накаливания имеет большую инерционность при изменении температуры.

Данную схему можно использовать как управляемый постоянным напряжением источник переменного напряжения в приложениях, требующих малого коэффициента искажений и возможность управления выходной мощностью.

Генератор синусоидальных колебаний легко собрать на операционном усилителе. На рисунке показана принципиальная схема такого генератора, вырабатывающего сигнал частотой 400 Гц.

Пакеты прямоугольных импульсов с заданным количеством импульсов в пакете удобно использовать при отладке цифровых устройств.

В радиолюбительской практике часто бывают необходмы делители частоты с большим коэффициентом деления (1000… 10000 и выше). Обычно для этого используют или 4-5 счетчиков-делителеи на 10, или микросхему К561ИЕ15.

Генератор, схема которого приведена на рис.1, может найти применение в различных преобразователях однофазного напряжения в трехфазное. Он проще описанных в .

Несомненным достоинством предлагаемой схемы является её простота. Несмотря на свои необычный внешний вид, схема вполне надежна, автор пользуется ею уже около 2 лет.

Регулируемый генератор прямоугольных импульсов

Это устройство найдет применение в различных приборах автоматики для периодического прерывания тока в цепях нагрузки или для генерирования импульсов с изменяемыми в широких пределах периодом следования и длительности. Скважность импульсов может достигать нескольких тысяч, период их повторения и длительность — десятков секунд.

Создать несложный генератор синусоидальных сигналов , работающий на достаточно высоких частотах,- задача не такая уж и простая. Известные генераторы с мостом Вина позволяют осуществить генерацию колебаний с частотой не более 1 МГц, да и то при использовании быстродействующих операционных усилителей серий К544, K574 и с выходным уровнем не более 50… 100 мВ.

На рисунке изображена схема простого кварцевого генератора , который можно собрать на любом логическом элементе «И — НЕ», входящем в состав какой-либо микросхемы серии К155.

Это несложное устройство представляет собой генератор, управляемый напряжением (ГУН). Его можно использовать для звуковой индикации величины постояннного напряжения тоном меняющейся частоты. Основа ГУНа (см. схему) — интегратор DA1 и триггер Шмитта на элементах DD1.1, DD1.2.

Генератор (см. рисунок) обеспечивает получение пилообразного напряжения с хорошей линейностью.
Транзистор Т1 генератора с резистором R1 в цепи эмиттера представляет собой источник тока с выходным сопротивлением, равным нескольким мегомам. Током этого источника заряжается конденсатор С2.

Функциональный генератор может быть собран на специальной микросхеме IC 8038. ICL8038-интегральная микросхема способная производить синусоидальные, прямоугольные, треугольные, пилообразные импульсы. Для полнофункциональной работы микросхемы- генератора необходимо минимальное количество внешних компонентов.

Генераторы сигнала — это устройства, которые в первую очередь предназначены для тестирования передатчиков. Дополнительно специалисты используют их для измерения характеристик аналоговых преобразователей. Тестирование модельных передатчиков происходит путем имитации сигнала. Это необходимо, чтобы проверить прибор на соответствие современным стандартам. Непосредственно сигнал на устройство может подаваться в чистом виде либо с искажением. Скорость его по каналам может сильно различаться.

Как выглядит генератор?

Если рассматривать обычную модель генератора сигналов, то на передней панели можно заметить экран. Необходим он для того, чтобы следить за колебаниями и проводить управление. В верхней части экрана располагается редактор, который предлагает на выбор различные функции. Далее ниже идет севенсор, который показывает частоту колебаний. Под ним располагается режимная строка. Уровень амплитуды или смещения сигнала можно регулировать с помощью двух кнопок. Для работы с файлами имеется отдельная мини-панель. С ее помощью результаты тестирования можно сохранить либо сразу открыть.

Чтобы пользователь был способен менять частоту дискретизации, в генераторе имеется специальный регулятор. По числовым значениям можно довольно быстро произвести синхронизацию. Выходы сигналов, как правило, располагаются в нижней части устройства под экраном. Там же имеется копка для запуска генератора.

Самодельные устройства

Сделать генератор сигналов своими руками довольно проблематично из-за сложности устройства. Основным элементом оборудования принято считать селектор. Рассчитан он в модели на определенное число каналов. Микросхем в устройстве, как правило, имеется две. Для регулировки частоты генератору необходим синтезатор. Если рассматривать многоканальные приборы, то микроконтроллеры для них подойдут серии КН148. Преобразователи используются только аналогового типа.

Устройства синусоидального сигнала

Генератор синусоидального сигнала микросхемы использует довольно простые. Усилители при этом могут применяться только операционного типа. Это необходимо для нормальной передачи сигнала от резисторов на плату. Потенциометры включаются в систему с номиналом не менее 200 Ом. Показатель коэффициента заполнения импульсов зависит от скорости процесса генерации.

Для гибкой настройки устройства блоки устанавливаются многоканальные. генератор синусоидального сигнала изменяет при помощи поворотного регулятора. Для тестирования приемников он подходит только модулирующего типа. Это говорит о том, что каналов у генератора должно быть как минимум пять.

Схема низкочастотного генератора

Низкочастотный генератор сигналов (схема показана ниже) включает в себя аналоговые резисторы. Потенциометры должны быть установлены только номиналом 150 Ом. Для изменения величины импульса используют модуляторы серии КК202. Генерация в данном случае происходит через конденсаторы. Между резисторами в схеме должна находиться перемычка. Наличие двух выводов позволяет установить в генератор сигналов (низкочастотный) переключатель.

Принцип действия модели звукового сигнала

Подключая генератор частоты, первоначально напряжение подают на селектор. Далее переменный ток проходит через связку транзисторов. После преобразования в работу включаются конденсаторы. Отражаются колебания на экране при помощи микроконтроллера. Чтобы регулировать предельную частоту, необходимы специальные выводы на микросхеме.

Максимальную выходную мощность в этом случае генератор звукового сигнала может достичь в 3 ГГц, но погрешность должна быть минимальной. Для этого возле резистора устанавливается ограничитель. Фазовый шум системой воспринимается за счет коннектора. Показатель фазовой модуляции зависит исключительно от скорости преобразования тока.

Схема устройства смешанных сигналов

Стандартная схема генератора такого типа отличается многоканальным селектором. При этом выходов на панели имеется более пяти. В данном случае предельную частоту максимум можно выставлять в 70 Гц. Конденсаторы во многих моделях имеются с емкостью не более 20 пФ. Резисторы чаще всего включаются номиналом в 4 Ом. Время установки первого режима составляет в среднем 2.5 с.

За счет наличия ограничителя пропускания обратная мощность агрегата может достигать 2 МГц. Частоту спектра в данном случае можно регулировать при помощи модулятора. Для выходного импеданса имеются отдельные выходы. уровня в схеме равняется меньше 2 Дб. Преобразователи в стандартных системах имеются серии РР201.

Прибор сигналов произвольной формы

Данные приборы рассчитаны на малую погрешность. Режим гибкой последовательности в них предусмотрен. Стандартная схема селектора предполагает шесть каналов. Минимальный параметр частоты равняется 70 Гц. Положительные импульсы генератором данного типа воспринимаются. Конденсаторы в цепи емкость имеют не менее 20 пФ. Выходное сопротивление устройством выдерживается до 5 Ом.

По параметрам синхронизации данные генераторы сигнала довольно сильно отличаются. Связано это, как правило, с типом коннектора. В результате время нарастания колеблется от 15 до 40 нс. Всего режимов в моделях имеется два (линейный, а также логарифмический). С их помощью амплитуду можно менять. Погрешность частоты в данном случае составляет менее 3%.

Модификации сложных сигналов

Для модификации сложных сигналов специалисты используют в генераторах только многоканальные селекторы. Усилителями они оборудуются в обязательном порядке. Для смены режимов работы используют регуляторы. Благодаря преобразователю ток становится постоянным с 60 Гц. Время нарастания в среднем должно составлять не более 40 нс. С этой целью минимальная емкость конденсатора равняется 15 пФ. Сопротивление системой для сигнала обязано восприниматься в районе 50 Ом. Искажение при 40 кГц составляет обычно 1%. Таким образом, для тестирования приемников генераторы применяться могут.

Генераторы со встроенными редакторами

Генераторы сигнала указанного типа очень просты в настройке. Регуляторы в них рассчитаны на четыре позиции. Таким образом, уровень предельной частоты можно настраивать. Если говорить о времени установки, то оно во многих моделях составляет 3 мс. Достигается это за счет микроконтроллеров. Соединяются они с платой при помощи перемычек. Ограничители пропускания в генераторах данного типа не устанавливаются. Преобразователи по схеме устройства располагаются за селекторами. Синтезаторы в моделях применяются редко. Максимальная выходная мощность устройства находится на уровне 2 МГц. Погрешность в данном случае допускается только 2%.

Устройства с цифровыми выходами

Генераторы сигнала с цифровыми выходами коннекторами оснащаются серии КР300. Резисторы, в свою очередь, включаются номиналом не менее 4 Ом. Таким образом, внутреннее сопротивление резистором выдерживается большое. Тестировать данные устройства способны приемники с мощностью не более 15 В. Соединение с преобразователем осуществляется только через перемычки.

Селекторы в генераторах можно встретить трех- и четырехканальные. Микросхема в стандартной цепи, как правило, применяется типа КА345. Переключатели для измерительных приборов используют только поворачивающиеся. Импульсная модуляция в генераторах происходит довольно быстро, а достигается это за счет высокого коэффициента прохождения. Также следует учитывать малый уровень широкополосного шума на уровне 10 дБ.

Модели с высокой тактовой частотой

Генератор сигналов с высокой тактовой частотой отличается большой мощностью. Внутреннее сопротивление он способен в среднем выдерживать 50 Ом. Полоса пропускания у таких моделей обычно равняется 2 ГГц. Дополнительно следует учитывать, что конденсаторы используются емкостью не менее 7 пФ. Таким образом, максимальный ток выдерживается на отметке в 3 А. Искажение в системе максимум может составлять 1%.

Усилители, как правило, в генераторах можно встретить только операционного типа. Ограничители пропускания в цепи устанавливаются вначале, а также в конце. Коннектор для выбора типа сигналов присутствует. Микроконтроллеры можно встретить чаще всего серии РРК211. Селектор как минимум рассчитан на шесть каналов. Регуляторы поворотные в таких устройствах имеются. Максимум предельную частоту можно выставлять в 90 Гц.

Работа генераторов логических сигналов

Данный генератор сигналов резисторы имеет номиналом не более 4 Ом. При этом внутреннее сопротивление держится довольно высокое. Для уменьшения скорости передачи сигнала устанавливаются типа. Выводов на панели, как правило, имеется три. Соединение с ограничителями пропускания происходит только через перемычки.

Переключатели в приборах установлены поворотные. Можно выбирать два режима. Для фазовой модуляции генераторы сигнала указанного типа использоваться могут. Параметр широкополосного шума у них не превышает 5 дБ. Показатель частотной девации, как правило, находится на отметке в 16 МГц. К недостаткам можно отнести долгое время нарастания, а также спада. Связано это с низкой пропускной способностью микроконтроллера.

Схема генератора с модулятором МХ101

Стандартная схема генератора с таким модулятором предусматривает наличие селектора на пять каналов. Это дает возможность работать в линейном режиме. Максимальная амплитуда при низкой нагрузке выдерживается в 10 пик. Смещение по постоянному напряжению происходит довольно редко. Параметр выходного тока находится на отметке в 4 А. Погрешность частоты максимум способна доходить до 3%. Среднее время нарастания у генераторов с такими модуляторами равно 50 нс.

Форма сигнала меандр системой воспринимается. Тестировать приемники с помощью этой модели можно мощностью не более 5 В. Режим логарифмической развертки позволяет довольно успешно работать с различными измерительными приборами. Скорость перестройки на панели можно менять плавно. За счет высокого выходного сопротивления нагрузка с преобразователей снимается.

Генератор различных стабильных частот является необходимым лабораторным оборудованием. В интернете есть немало схем, но они либо морально устарели, либо не обеспечивают достаточно широкого перекрытия частот. Устройство, описываемое здесь, основано на высоком качестве работы специализированной микросхемы XR2206 . Диапазон перекрываемых генератором частот впечатляет: 1 Гц — 1 МГц! XR2206 способна генерировать качественные синусоидальные, прямоугольные и треугольные формы сигналов высокой точности и стабильности. У выходных сигналов может быть как амплитудная и частотная модуляция.

Параметры генератора

Синусоидальный сигнал:

Амплитуда: 0 — 3В при питании 9В
— Искажения: менее 1% (1 кГц)
— Неравномерность: +0,05 дБ 1 Гц — 100 кГц

Прямоугольный сигнал:

Амплитуда: 8В при питании 9В
— Время нарастания: менее 50 нс (при 1 кГц)
— Время спада: менее 30 нс (на 1 кГц)
— Рассимметрия: менее 5% (1 кГц)

Треугольный сигнал:

Амплитуда: 0 — 3 В при питании 9 В
— Нелинейность: менее 1% (до 100 кГц)

Схемы и ПП

Рисунки печатных плат

Грубая регулировка частоты осуществляется с помощью 4-х позиционного переключателя для частотных диапазонов; (1) 1 Гц-100 Гц, (2) 100 Гц-20 кГц, (3) 20 кГц-1 МГц (4) 150 кГц-1 МГц. Несмотря на то, что в схеме указан верхний предел 3 мегагерца, гарантированная предельная частота составляет именно 1 Мгц, далее генерируемый сигнал может быть менее стабильным.

В радиолюбительской практике часто возникает необходимости использовать генератор синусоидальных колебаний. Применения ему можно найти самые разнообразные. Рассмотрим как создать генератор синусоидального сигнала на мосту Вина со стабильной амплитудой и частотой.

В статье описывается разработка схемы генератора синусоидального сигнала. Сгенерировать нужную частоту можно и программно:

Наиболее удобным, с точки зрения сборки и наладки, вариантом генератора синусоидального сигнала является генератор, построенный на мосту Вина, на современном Операционном Усилителе (ОУ).

Мост Вина

Сам по себе мост Вина является полосовым фильтром, состоящим из двух . Он выделяет центральную частоту и подавляет остальные частоты.

Мост придумал, Макс Вин еще в 1891 году. На принципиальной схеме, сам мост Вина обычно изображается следующим образом:

Картинка позаимствована у Википедии

Мост Вина обладает отношением выходного напряжения ко входному b=1/3 . Это важный момент, потому что этот коэффициент определяет условия стабильной генерации. Но об этом чуть позже

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:

f=1/2πRC

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

Мост Вина и операционный усилитель

Сам по себе мост Вина не является генератором сигнала. Для возникновения генерации его следует разместить в цепи положительной обратной связи операционного усилителя. Такой автогенератор можно построить и на транзисторе. Но использование ОУ явно упростит жизнь и даст лучшие характеристики.

Коэффициент усиления на троечку

Мост Вина имеет коэффициент пропускания b=1/3 . Поэтому условием генерации является то, что ОУ должен обеспечивать коэффициент усиления равный трем. В таком случает произведение коэффициентов пропускания моста Вина и усиления ОУ даст 1. И будет происходить стабильная генерация заданной частоты.

Если бы мир был идеальным, то задав резисторами в цепи отрицательной обратной связи, нужный коэфф усиления, мы бы получили готовый генератор.

Это неинвертирующий усилитель и его коэффициент усиления определяется соотношением: K=1+R2/R1

Но увы, мир не идеален. … На практике оказывается, что для запуска генерации необходимо, чтобы в самый начальный момент коэфф. усиления был немного больше 3-х, а далее для стабильной генерации он поддерживался равным 3.

Если коэффициент усиления будет меньше 3, то генератор заглохнет, если больше — то сигнал, достигнув напряжения питания, начнет искажаться, и наступит насыщение.

При насыщении, на выходе будет поддерживаться напряжение, близкое к одному из напряжений питания. И будут происходить случайные хаотичные переключения между напряжениями питания.

Поэтому, строя генератор на мосте Вина, прибегают к использованию нелинейного элемента в цепи отрицательной обратной связи, регулирующего коэффициент усиления. В таком случае генератор будет сам себя уравновешивать и поддерживать генерацию на одинаковом уровне.

Стабилизация амплитуды на лампе накаливания

В самом классическом варианте генератора на мосте Вина на ОУ, применяется миниатюрная низковольтная лампа накаливания, которая устанавливается вместо резистора.

При включении такого генератора, в первый момент, спираль лампы холодная и ее сопротивление мало. Это способствует запуску генератора (K>3). Затем, по мере нагрева, сопротивление спирали увеличивается, а коэффициент усиления снижается, пока не дойдет до равновесия (K=3).

Цепь положительной обратной связи, в которую был помещен мост Вина, остается без изменений. Общая принципиальная схема генератора выглядит следующим образом:

Элементы положительной обратной связи ОУ определяют частоту генерации. А элементы отрицательной обратной связи — усиление.

Идея использования лампочки, в качестве управляющего элемента очень интересна и используется по сей день. Но у лампочки, увы, есть ряд недостатков:

• требуется подбор лампочки и токоограничивающего резистора R*.
• при регулярном использовании генератора, срок жизни лампочки обычно ограничивается несколькими месяцами
• управляющие свойства лампочки зависят от температуры в комнате.

Другим интересным вариантом является применение терморезистора с прямым подогревом. По сути, идея та же, только вместо спирали лампочки используется терморезистор. Проблема в том, что его нужно для начала найти и опять таки подобрать его и токоограничиващие резисторы.

Стабилизация амплитуды на светодиодах

Эффективным методом стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора синусоидальных сигналов является применение в цепи отрицательной обратной связи ОУ светодиодов (VD1 и VD2 ).

Основной коэффициент усиления задается резисторами R3 и R4 . Остальные же элементы (R5 , R6 и светодиоды) регулируют коэффициент усиления в небольшом диапазоне, поддерживая генерацию стабильной. Резистором R5 можно регулировать величину выходного напряжения в интервале примерное 5-10 вольт.

В дополнительной цепи ОС желательно использовать низкоомные резисторы (R5 и R6 ). Это позволит пропускать значительный ток (до 5мА) через светодиоды и они будут находиться в оптимальном режиме. Даже будут немного светиться:-)

На показанной выше схеме, элементы моста Вина рассчитаны для генерации на частоте 400 Гц, однако они могут быть легко пересчитаны для любой другой частоты по формулам, представленным в начале статьи.

Качество генерации и применяемых элементов

Важно, чтобы операционный усилитель мог обеспечить необходимый для генерации ток и обладал достаточной полосой пропускания по частоте. Использование в качестве ОУ народных TL062 и TL072 дало очень печальные результаты на частоте генерации 100кГц. Форму сигнала было трудно назвать синусоидальной, скорее это был треугольный сигнал. Использование TDA 2320 дало еще более худший результат.

А вот NE5532 показа себя с отличной стороны, выдав на выходе сигнал очень похожий на синусоидальный. LM833 так же справилась с задачей на отлично. Так что именно NE5532 и LM833 рекомендуются к использованию как доступные и распространенные качественные ОУ. Хотя с понижением частоты гораздо лучше себя будут чувствовать и остальные ОУ.

Точность частоты генерации напрямую зависит от точности элементов частотозависимой цепи. И в данном случае важно не только соответствие номинала элемента надписи на нем. Более точные детали имеют лучшую стабильность величин при изменении температуры.

В авторском варианте были применены резистор типа С2-13 ±0.5% и слюдяные конденсаторы точностью ±2%. Применение резисторов указанного типа обусловлено малой зависимостью их сопротивления от температуры. Слюдяные конденсаторы так же мало зависят от температуры и имеют низкий ТКЕ.

Минусы светодиодов

На светодиодах стоит остановиться отдельно. Их использование в схеме синус генератора вызвано величиной падения напряжения, которое обычно лежит в интервале 1.2-1.5 вольта. Это позволяет получать достаточно высокое значение выходного напряжения.

После реализации схемы, на макетной плате, выяснилось, что из-за разброса параметров светодиодов, фронты синусоиды на выходе генератора не симметричны. Это немного заметно даже на приведенной выше фотографии. Помимо этого присутствовали небольшие искажения формы генерируемого синуса, вызванные недостаточной скоростью работы светодиодов для частоты генерации 100 кГц.

Диоды 4148 вместо светодиодов

Светодиоды были заменены на всеми любимые диоды 4148. Это доступные быстродействующие сигнальные диоды со скоростью переключения менее 4 нс. Схема при этом осталась полноценно работоспособной, от описанных выше проблем не осталось и следа, а синусоида приобрела идеальный вид.

На следующей схеме элементы моста вина рассчитаны на частоту генерации 100 кГц. Так же переменный резистор R5 был заменен на постоянные, но об этом позже.

В отличие от светодиодов, падение напряжения на p-n переходе обычных диодов составляет 0.6÷0.7 В, поэтому величина выходного напряжения генератора составила около 2.5 В. Для увеличения выходного напряжения возможно включение нескольких диодов последовательно, вместо одного, например вот так:

Однако увеличение количества нелинейных элементов сделает генератор более зависимым от внешней температуры. По этой причине было решено отказаться от такого подхода и использовать по одному диоду.

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.

При построении любого генератора крайне желательно наличие осциллографа. Переменный резистор R5 напрямую влияет на генерацию — как на амлитуду так и на стабильность.

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.

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%.

Дополнительное усиление

Генератор синуса был собран на сдвоенном ОУ, и половина микросхемы осталась висеть в воздухе. Поэтому логично задействовать ее под регулируемый усилитель напряжения. Это позволило перенести переменный резистор из дополнительной цепи ОС генератора в каскад усилителя напряжения для регулировки выходного напряжения.

Применение дополнительного усилительного каскада гарантирует лучшее согласование выхода генератора с нагрузкой. Он был построен по классической схеме неинвертирующего усилителя.

Указанные номиналы позволяют изменять коэффициент усиления от 2 до 5. При необходимости номиналы можно пересчитать под требуемую задачу. Коэффициент усиления каскада задается соотношением:

K=1+R2/R1

Резистор R1 представляет из себя сумму последовательно включенных переменного и постоянного резисторов. Постоянный резистор нужен, чтобы при минимальном положении ручки переменного резистора коэффициент усиления не ушел в бесконечность.

Как умощнить выход

Генератор предполагался для работы на низкоомную нагрузку в несколько Ом. Разумеется ни один маломощный ОУ не сможет выдать необходимый ток.

Для умощнения, на выходе генератора разместился повторитель на TDA2030. Все вкусности такого применения этой микросхемы описаны в статье .

А вот так собственно выглядит схема всего синусоидального генератора с усилителем напряжения и повторителем на выходе:

Генератор синуса на мосту Вина можно собрать и на самой TDA2030 в качестве ОУ. Все зависит от требуемой точности и выбранной частоты генерации.

Если нет особых требований к качеству генерации и требуемая частота не превышает 80-100 кГц, но при этом предполагается работа на низкоомную нагрузку, то этот вариант вам идеально подойдет.

Заключение

Генератор на мосту Вина — это не единственный способ генерации синусоиды. Если вы нуждаетесь в высокоточной стабилизации частоты то лучше смотреть в сторону генераторов с кварцевым резонатором.

Однако, описанная схема, подойдет для подавляющего большинства случаев, когда требуется получение стабильного, как по частоте так и по амплитуде, синусоидального сигнала.

Генерация это хорошо, а как точно измерить величину переменного напряжения высокой частоты? Для это отлично подходит схема которая называется .

Материал подготовлен исключительно для сайта

Виды цифровых генераторов / Хабр

В данной статье я хочу сделать краткий обзор разных методов генерации частоты, но сначала я расскажу пару слов о себе. Это моя первая статья. Я аспирант Московского Энергетического Института. Обучался по специальности «Метрология стандартизация и сертификация». Эта статья писалась в первую очередь для себя, с целью разобраться какие есть доступные методы генерации сигнала, и так как я не нашел выжимку информации в одном месте, то решил сделать ее сам и опубликовать ее здесь. Все это делается в самообразовательных целях. С радостью приму в личной почте замечания по тексту, по сути и по стилю, и отвечу на все интересующие вас вопросы в комментариях. Статью пробовал писать максимально доступным и простым языком. Итак виды, а скорее даже методы генерации синусоидального (и вообще аналогового) сигнала. Первый из них называется прямой цифровой синтез, или Direct Digital Synthesis.

Синусоидальный сигнал есть, по сути, решение уравнения Y= Sin(X), при линейно изменяющемся значении аргумента X. Для получения цифрового сигнала из микроконтроллера нам необходимо подать значения функции на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Это значит, что для получения синусоидального сигнала, нам необходимо знать значения функции Y при каждом значении аргумента X (по сути X определяет значение фазы сигнала). Можно вычислять все значения функции прямо в микроконтроллере, но для обеспечения высокой точности вычисляемых значений необходим высокопроизводительный процессор, или модуль для работы с плавающей точкой. Вычисление значений в микроконтроллере может занять продолжительное время, поэтому для обеспечения быстроты вычисления берут готовые значения функции и загружают их в память. Для обеспечения плавности выходного сигнала, для уменьшения погрешности связанной с нелинейностью характеристики цифроаналогового преобразователя, необходимо как можно большее количество значений синуса. Таким образом, в памяти будут готовые отсчеты синуса. Для того чтобы эти отсчеты превратились в синус, их нужно каким-то образом растянуть по времени, чтобы каждый отсчет подавался на ЦАП через определенный промежуток времени после предыдущего. Для этого необходим генератор опорной частоты. Такой генератор будет выдавать импульсы постоянной скважности. Эти импульсы, в простейшем случае, поступают на счетчик, а счетчик в свою очередь выдает на выходе последовательность возрастающих кодов. Код на выходе счетчика будет указывать на адрес очередного отсчета в памяти (ПЗУ). ПЗУ соответственно кодам выдает на своем выходе значения функции, содержащиеся в памяти по этим адресам, которые передаются в ЦАП и на выходе ЦАПа будет синус с идеальной частотой. Частота синуса будет соответствовать частоте тактового генератора. Для обеспечения перестройки по частоте нужно каким-либо образом регулировать частоту опорного генератора. В простейшем случае между счетчиком и генератором ставят делитель частоты. Такой делитель позволяет перестаивать частоту в определенных пределах. Предел перестройки зависит от разрядности сумматора и частоты опорного генератора. Перестройка в таком случае будет возможна только на определенные значения, так как деление возможно только на числа, кратные 2.

Простейшая схема такого генератора показана на рисунке 1. В его состав входит генератор опорной частоты (G). Делитель, в который загружается код частоты (коэффициент деления), счетчик (СТ), ПЗУ, ЦАП и фильтр. Фильтр в данном случае необходим для того, чтобы сглаживать цифровой сигнал на выходе. ЦАП – цифровое устройство, которое выдает только определенный уровень сигнала. Чем меньше частота дискретизации, тем более ярко выражена ступенчатая характеристика выходного сигнала. Для того чтобы убрать погрешность, вносимую частотой дискретизации, на выходе применяется фильтр сигналов. В простейшем случае, это простая RC-цепочка, но необходимо учитывать скоростные характеристики ЦАП, так как на высоких частотах может отфильтровываться полезный сигнал.

Здесь рассмотрена самая простая схема DDS. Многие элементы в ней можно заменить и доработать. Например, если заменить счетчик на более сложное устройство, т.н. аккумулятор фазы, то у нас появятся больше возможностей, таких как перестройка по частоте без фазового сдвига или, например, возможность использовать четверть периода значений синуса, вместо полного периода, но в рамках данной статьи такие усложнения рассматриваться не будут.

Сейчас DDS выполняются как отдельные микросхемы. В такую микросхему достаточно загрузить параметры нужного сигнала и подключить генератор опорной частоты, а на выходе мы получим цифровую синусоиду, которую достаточно лишь отфильтровать с заданными параметрами. Такие генераторы позволяют получать частоту до 1.4 ГГц. У них в свою очередь есть один недостаток. Генераторы прямого цифрового синтеза чаще всего используются именно как генераторы частоты, поэтому амплитуда выходного сигнала не стабильна.

Другим способом генерации сигнала синусоидальной формы с помощью контроллера, является метод ШИМ + пассивный RC фильтр. ШИМ – широтно-импульсная модуляция. Она позволяет, регулируя скважность импульсов, получать нужную постоянную амплитуду сигнала. Чем шире импульс, тем выше выходное напряжение на фильтре. Напряжение можно менять в пределах от нуля до напряжения питания. Таким образом, если задать определенную программу для регулирования скважности импульсов, то на выходе можно получить сигнал любой формы, в том числе синусоидальный. В самом простом случае схема показана на рисунке 2.

Такой генератор является дешевым, и самое главное наиболее легко реализуемым способом преобразования цифрового сигнала в аналоговый с помощью микроконтроллера. Он не требует специальных микросхем или каких-либо сложных схемотехнических решений. Единственное, что необходимо при создании такого генератора, это расчет выходного фильтра на заданную частоту среза, чтобы он не срезал полезный сигнал. Правда, достигнуть высоких метрологических характеристик на таком генераторе невозможно, так как трудно добиться низкого коэффициента гармонических искажений. Низкий уровень гармонических искажений можно достичь с помощью еще одного варианта генератора.

Третий вариант генератора основывается на схеме, которая называется «мост Вина». Суть этой схемы в том, что используется усилитель с двумя RC-цепочками в обратной связи. Одной последовательной и одно параллельной. Схема такого генератора представлена на рисунке 3.

Для данной схемы необходимо учесть то, что элементы в RC-цепочке должны быть строго одинаковыми. Иначе схема не будет стабильной. Для уменьшения этих эффектов применяют разные хитрости, например автоматическое управление усилением и другие хитрости. В простейшем случае автоматическое управление осуществляется каким-либо нелинейным элементом, например лампочкой. Но перестройка такого генератора по частоте затруднена. Нужно использовать переменные конденсаторы, что усложняет схему еще на порядок. Такой метод хорош, но в основном для генерации какой-либо определенной частоты, либо частоты с малым диапазоном регулировки.

Существуют разные варианты и модификации представленных выше схем. Кроме этих схем существуют аналоговые решения, которые не были здесь описаны из-за несоответствия тематике статьи. В заключении хочу сказать, что каждая схема должна выбираться и прорабатываться возможная ее реализация в зависимости от задачи, которую необходимо выполнить. Передо мной стоит задача создать прецизионный генератор синусоидального сигнала, который может одновременно выдавать высокостабильный синусоидальный сигнал и добавлять в сигнал гармоники более высокого порядка. Для выполнения этой задачи наилучшим выходом будет расчет значений функции синуса непосредственно в микроконтроллере с передачей значений на ЦАП. Такая реализация позволит мне учесть недостатки каждой схемы и проработать техническую реализацию, необходимую конкретно для моей задачи. Можно одновременно сделать стабильную амплитуду, убрать гармонические искажения, вносимые особенностью схемы и получить довольно стабильный генератор. И конечные погрешности будут зависеть только от того, какие элементы будут выбраны, и какая степень упрощения алгоритма взята. Таким образом, при неизменности основной структуры, можно получить гибкое решение определенного класса задач.

Если вас интересует какой-либо материал на схожую тему, или вообще что-то из сферы измерительных приборов и их проектирования, то я бы мог попробовать написать какой-либо материал, чтобы осветить ваш вопрос в более простом и понятном ключе

Источники:

1. DDS: прямой цифровой синтез частоты. Автор: Ридико Л.И. [Электронный ресурс]: Статья – http://www.digit-el.com/files/articles/dds.pdf — 25.12.2013

2. Генератор тестового сигнала с низким уровнем гармоник на мосте Вина [Электронный ресурс]: Статья – http://myelectrons.ru/wien-bridge-oscillator-low-thd/ — 26.12.2013

Как использовать генератор функций

Вот как использовать генератор функций для проверки поведения схемы:

1. Включите генератор и выберите желаемый выходной сигнал: прямоугольный, синусоидальный или треугольный.
2. Подключите выходные выводы к осциллографу для визуализации выходного сигнала и установите его параметры с помощью регуляторов амплитуды и частоты.
3. Подсоедините выходные выводы функционального генератора ко входу цепи, которую вы хотите проверить.
4. Подключите выход вашей схемы к измерителю или осциллографу, чтобы визуализировать результирующее изменение сигнала.

Функциональный генератор, который используется для тестирования реакции схем на обычные входные сигналы, вырабатывает различные шаблоны напряжения с разными частотами и амплитудами. Вы подключаете электрические провода функционального генератора к земле, а клеммы входных сигналов — к тестируемому устройству (DUT).

Большинство функциональных генераторов позволяют выбирать форму выходного сигнала из нескольких вариантов, включая прямоугольную волну, при которой сигнал немедленно переходит от высокого к низкому напряжению; синусоида, в которой сигнал изгибается от высокого к низкому напряжению, как синусоида; и треугольная волна, в которой сигнал переходит от высокого к низкому напряжению с фиксированной скоростью.

Advanced, известные как генераторы сигналов произвольной формы, используют методы прямого цифрового синтеза для генерации сигналов любой формы, которые можно описать таблицей амплитуд. Некоторые генераторы сигналов произвольной формы также могут работать как обычные генераторы функций и часто включают в себя формы сигналов, такие как квадрат, синус, пилообразный, треугольник, шум и импульс, а также формы сигналов, такие как экспоненциальное время нарастания и спада, sinx / x и сердечные.

Регулировка амплитуды функционального генератора изменяет разность напряжений между высоким и низким напряжением выходного сигнала.Его регулятор смещения постоянного тока (DC) изменяет среднее напряжение сигнала относительно земли. Рабочий цикл функционального генератора — это соотношение времени высокого и низкого напряжения, когда речь идет о прямоугольных сигналах.

Регулировка частоты функционального генератора используется для управления частотой колебаний выходного сигнала. В некоторых генераторах функций регулятор частоты сочетает в себе несколько различных элементов управления: один набор элементов управления устанавливает частотный диапазон или порядок величины, а другой выбирает точную частоту.Это позволяет функциональному генератору обрабатывать резкие изменения шкалы частот, необходимой для сигналов.

Вы используете функциональный генератор, включив его и настроив выходной сигнал в соответствии с желаемой формой. Это влечет за собой подключение заземления и сигнальных проводов к осциллографу для проверки элементов управления. Затем вы настраиваете функциональный генератор, пока не получите соответствующий сигнал, и подключаете заземление функционального генератора и сигнальные провода к входу и клеммам заземления тестируемого устройства.Хотя обычно достаточно заземления, в некоторых ситуациях может потребоваться подключить отрицательный вывод функционального генератора к отрицательному входу устройства.

Комплект для сборки генератора функций XR2206 и другие полезности

Функциональный генератор является неотъемлемой частью электронного лабораторного оборудования, но, к сожалению, такое дорогое устройство не в пределах легкой досягаемости для среднего любителя электроники. Мы знаем, что существует множество разработок, сделанных своими руками, но самый популярный (и недорогой) китайский комплект на рынке — это тот, который основан на изящном чипе генератора функций XR2206.Исходя из моего опыта, простой в сборке комплект функционального генератора XR2206 с частотой 1 Гц-IMHz позволяет проводить множество рутинных измерений и экспериментов и предлагает более качественные синусоидальные, квадратные и треугольные выходные сигналы с умеренной стабильностью и точностью. В настоящее время его более чем достаточно для небольшой хобби-лаборатории по бытовой электронике!

Комплект для сборки XR2206

Когда вы покупаете комплект для самостоятельной работы, он требует небольшой пайки, и вы получите все необходимое для завершения проекта.В комплект также входит довольно хороший прозрачный акриловый корпус, монтажное оборудование и буклет с инструкциями, которому, я уверен, большинство производителей сможет следовать. К счастью, в комплект входят компоненты со сквозными отверстиями, а на двусторонней печатной плате есть легенды, в которых четко указано, где установить и припаять каждый компонент. Вдобавок есть качественное гнездо для микросхемы XR2206, причудливые заглушки для перемычек и ручки для потенциометров.

Набор строительных подсказок

Строительство будет проще простого, если вы будете знать, что делаете! Как обычно, сначала по очереди припаяйте все низкопрофильные компоненты, а затем припаяйте гнездо IC.Не забудьте обратить внимание на полярность электролитических конденсаторов и ориентацию микросхемы XR2206. Обрежьте ножки всех компонентов как можно короче, чтобы избежать случайного короткого замыкания. Ниже приводится пара случайных снимков с моего рабочего места, сделанных во время создания генератора функций, набора «сделай сам» за 10 долларов, который я купил у китайского поставщика.

Подсказки по быстрому тестированию

Когда строительство завершено и вы готовы к запуску функционального генератора, убедитесь в соблюдении полярности источника питания.Затем подайте 9–12 В постоянного тока (обычно 9 В) через входное гнездо постоянного тока. Вот указатель для простой генерации синусоидальной волны (и прямоугольной волны) с частотой 1 МГц.

• Два коротких нижних контакта (Tri / Sin) перемычки переключателя формы сигнала
• Два верхних коротких контакта (65K-1M) перемычки выбора частоты
• Поверните ручку потенциометра точной настройки для точной настройки частоты сигнала
• Поверните ручку потенциометра грубой настройки для грубой настройки частоты сигнала
• Поверните ручку потенциометра амплитуды, чтобы отрегулировать амплитуду выходного сигнала

Вы можете использовать батарею 6F22 9V для питания, потому что общее потребление тока очень низкое при 9V.Однако, если вы используете источник питания 9–12 В (никогда не превышающий 12 В), убедитесь, что это стабильный тип с очень низким выходным шумом и пульсациями. После успешного строительства и первого теста, наконец, вы можете заключить сборку. Необходимо снять внешний защитный слой панелей корпуса. Задача не очень сложная — просто намочите пресной водой и снимите кожуру!

Кроме того, обратите внимание, что выходной сигнал прямоугольной формы не проходит через регулировку амплитуды. Регулятором можно регулировать только амплитуду синусоидальных / треугольных волн (и на нее также влияет входное напряжение питания).Обратитесь к приведенной ниже таблице технических характеристик, чтобы получить четкое представление о характеристиках вашего функционального генератора XR2206.

Первое впечатление

Комплект для сборки функционального генератора XR2206 — действительно дешевый и простой в сборке комплект, который может пригодиться большинству новичков и энтузиастов электроники. В моей лаборатории он довольно хорошо показал себя, создавая сигналы почти идеальной квадратной, синусоидальной и треугольной формы. Вот случайные осциллограммы:

Подводя итог, если вы ищете простой комплект генератора функций, который дешев и занимает меньше часа, то этот комплект для вас.Вы также станете достойным дополнением к имеющимся у вас инструментам для лаборатории электроники. Имейте в виду, что он не заменяет профессиональный генератор функций, тем не менее, он выглядит довольно полезным для любителей / производителей электроники для ремонта / отладки определенных проектов и для обучения.

Мышления скрипача

В принципе, микросхема XR-2206 представляет собой монолитную интегральную схему функционального генератора, способную генерировать высококачественные синусоидальные, квадратные, треугольные, пилообразные и импульсные формы сигналов с высокой стабильностью и точностью.Формы выходных сигналов могут модулироваться как по амплитуде, так и по частоте внешним напряжением. Частоту работы можно выбрать извне в диапазоне от 0,01 Гц до более 1 МГц (https://www.sparkfun.com/datasheets/Kits/XR2206_104_020808.pdf). Так что у многих впереди множество способов раскрыть его скрытый потенциал!

Например, вы можете легко добавить встроенный дисплей частотомера, дополнительные входы модуляции AM / FM, выходы синхронизирующих сигналов, контроллеры амплитуды / смещения и т. Д.просто включив небольшую схему на основе микроконтроллера в конструкцию ядра. Кроме того, вы можете использовать ту же конструкцию для тестирования / сканирования обычных пьезопреобразователей, если есть возможность поднять выходную амплитуду до уровня 70 В (размах) или выше. В этом официальном примечании к применению описывается конструкция и конструкция ядра такой полной системы генератора функций, подходящей для использования в лаборатории или любительских приложений https://www.changpuak.ch/electronics/FG2206/tan005.pdf

(принципиальная электрическая схема для всей системы функционального генератора)

Ностальгический L8038!

Хотя это не рекомендуется для новых разработок, прецизионный генератор сигналов / генератор, управляемый напряжением, Intersil’s L8038 IC (http: // eeshop.unl.edu/pdf/ICL8038.pdf), способный производить высокоточные синусоидальные, квадратные, треугольные, пилообразные и импульсные сигналы с минимальным количеством внешних компонентов, по-прежнему доступен по низкой цене. Комплекты генераторов сигналов на основе L8038, сделанные своими руками, также доступны у многих онлайн-продавцов по цене менее 5 долларов США. Итак, с несколькими долларами в руках

просто попробуй и стань просветленным.

Здесь стоит отметить, что таблица данных L8038 подразумевает, что все формы сигналов могут работать на частоте до 1 МГц, к сожалению, только выходной сигнал прямоугольной формы полезен на этой более высокой частоте.Как вы, возможно, испытали с микросхемой XR2206, искажения на синусоидальной волне и линейность треугольной волны быстро падают выше 100 кГц (и имеют большие глюки). Хотя есть несколько факторов, которые делают его плохим, чем идеальным, генератор сигналов — это не мусор — поверьте мне!

Перейти для DDS…

Теперь у вас есть пара дешевых и популярных микросхем генератора функций — XR2206 от Exar и L8038 от Intersil. Тогда как насчет серьезной игры с одним устройством DDS (прямой цифровой синтезатор)? DDS, как вы, возможно, знаете, представляет собой метод создания аналогового сигнала (обычно синусоидального сигнала) путем генерации изменяющегося во времени цифрового сигнала и последующего выполнения цифро-аналогового (ЦАП) преобразования.Хотя для нас открыты многие возможности для генерации частот, технология DDS быстро получает признание для удовлетворения требований к производству частот / сигналов, поскольку однокристальные устройства теперь могут легко генерировать программируемые аналоговые выходные сигналы с высоким разрешением, конечно, с более высоким уровнем точности. Подробное (тоже длинное) руководство по синтезу цифровых сигналов можно найти по адресу https://www.analog.com/media/cn/training-seminars/tutorials/450968421DDS_Tutorial_rev12-2-99.pdf.

Чрезвычайно популярной микросхемой DDS на нашем рынке является AD9833, который представляет собой программируемый генератор сигналов на основе DDS, работающий на частоте 5.5 В с тактовой частотой 25 МГц. Устройства DDS, такие как AD9833, можно программировать через высокоскоростной последовательный периферийный интерфейс (SPI), и для генерации простых синусоидальных волн им нужны только внешние часы. Когда дело доходит до покупки предварительно смонтированных модулей генератора функций DDS в Интернете, вы должны искать «AD9833», и вы получите множество предложений по цене около 10 долларов. Обратите внимание, AD9833 не ограничивается чисто синусоидальными выходами — квадратные и треугольные выходы сигналов также доступны из микросхемы AD9833 DDS. https: // www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD9833.pdf.

Одним из основных преимуществ метода прямого цифрового синтеза является то, что его выходная частота может быть точно выбрана путем записи значения в регистр частоты, и калибровка не требуется (частота не будет дрейфовать со временем), поскольку форма волны получается из кварцевого генератора. . Ниже приведена поломка внутренней схемы устройства DDS (благодаря Analog Devices). Основными компонентами являются аккумулятор фазы, средство преобразования фазы в амплитуду (часто синусоидальная таблица преобразования) и ЦАП.

В сочетании с микроконтроллером (отвечающим за пользовательский интерфейс и отправкой необходимых команд на AD9833, который создает формы сигналов) — например, Arduino — чертовски легко построить генератор сигналов, который может генерировать сигналы, охватывающие широкий диапазон от AF до РФ. Выходная частота может быть установлена ​​точно, а также может использоваться в качестве генератора развертки для проверки частотной характеристики аудиосхем и многого другого. Я хотел бы поговорить еще о реальной сборке простого генератора функций DDS, который будет удобным дополнением к вашему набору инструментов для лаборатории электроники.Будьте на связи!

…

Поблагодарили:

• ком
• ком
• ком
• ком
• ком
• ком
• корпорация экзар

Преобразование прямоугольного инвертора в синусоидальный преобразователь

В сообщении объясняются несколько концепций схемы, которые можно использовать для преобразования или модификации любого обычного прямоугольного инвертора в сложную конструкцию синусоидального инвертора.

Прежде чем изучать различные конструкции, описанные в этой статье, было бы интересно узнать факторы, которые обычно делают синусоидальный инвертор более желательным, чем прямоугольный.

Как работает частота в инверторах

Инверторы в основном используют частоту или колебания для реализации действий наддува и инверсии. Как мы знаем, частота — это генерация импульсов с некоторой однородной и рассчитанной схемой, например, типичная частота инвертора может составлять 50 Гц или 50 положительных импульсов в секунду.

Форма волны основной частоты инвертора имеет форму прямоугольных импульсов.

Как мы все знаем, прямоугольная волна никогда не подходит для работы со сложным электронным оборудованием, таким как телевизор, музыкальные плееры, компьютеры и т.д. , но они имеют форму синусоидальных волн или синусоидальных волн.

Обычно это 50 Гц или 60 Гц в зависимости от технических характеристик утилиты для конкретной страны.

Вышеупомянутая синусоидальная кривая нашего домашнего сигнала переменного тока относится к экспоненциально возрастающим пикам напряжения, которые составляют 50 циклов частоты.

Поскольку наш бытовой переменный ток вырабатывается с помощью магнитных турбин, форма волны по своей сути является синусоидальной волной, поэтому не требует дальнейшей обработки и может напрямую использоваться в домах для всех типов приборов.

И наоборот, в инверторах основная форма волны имеет форму прямоугольных волн, которые требуют тщательной обработки для обеспечения совместимости устройства со всеми типами оборудования.

Разница между прямоугольной и синусоидальной волнами

Как показано на рисунке, прямоугольная волна и синусоида могут иметь одинаковые уровни пикового напряжения, но среднеквадратичное значение или среднеквадратичное значение могут не совпадать. Именно этот аспект отличает прямоугольную волну от синусоиды, даже если пиковое значение может быть таким же.

Следовательно, прямоугольный инвертор, работающий с напряжением 12 В постоянного тока, будет генерировать выходной сигнал, эквивалентный, скажем, 330 В, точно так же, как синусоидальный инвертор, работающий от той же батареи, но если вы измеряете выходное среднеквадратичное значение обоих инверторов, оно будет значительно отличаться (330 В и 220 В. ).

Изображение неправильно показывает 220 В в качестве пика, на самом деле оно должно быть 330 В.

На приведенной выше диаграмме сигнал зеленого цвета — это синусоидальный сигнал, а оранжевый — прямоугольный. Заштрихованная часть — это избыточное среднеквадратичное значение, которое необходимо выровнять, чтобы оба значения среднеквадратичного значения были как можно более близкими.

Преобразование прямоугольного инвертора в эквивалент синусоидальной волны, таким образом, в основном означает, что преобразователь прямоугольной волны может выдавать требуемое пиковое значение, скажем, 330 В, при этом среднеквадратичное значение примерно равно его синусоидальному аналогу.

Как преобразовать / изменить прямоугольную форму волны в эквивалентную синусоидальную форму

Это можно сделать либо путем вырезания образца прямоугольной волны в синусоидальную форму, либо просто путем нарезания образца прямоугольной волны на хорошо рассчитанные более мелкие части, чтобы ее среднеквадратичное значение становится очень близким к стандартному среднеквадратичному значению переменного тока в сети.

Для преобразования прямоугольной волны в идеальную синусоидальную волну мы можем использовать генератор моста Вина или, точнее, «генератор бабба» и подать его на каскад синусоидального процессора.Этот метод был бы слишком сложным, и поэтому не рекомендуется использовать существующий прямоугольный инвертор в синусоидальный инвертор.

Более осуществимой идеей было бы обрезать соответствующую прямоугольную волну в основании выходных устройств до требуемой степени RMS.

Один классический пример показан ниже:

На первой диаграмме показана схема инвертора прямоугольной формы. Добавив простой прерыватель AMV, мы можем до необходимой степени разбить импульсы на базе соответствующих МОП-транзисторов.

Вариант инвертора, эквивалентный преобразованию прямоугольной волны в синусоидальную, приведенной выше схемы.

Здесь нижний AMV генерирует импульсы на высокой частоте, отношение метки к пространству которых может быть соответствующим образом изменено с помощью предустановки VR1. Этот управляемый ШИМ выходной сигнал подается на затворы МОП-транзисторов, чтобы настроить их проводимость в соответствии с установленным среднеквадратичным значением.

Ожидаемая типичная форма волны от вышеуказанной модификации:

Форма волны на затворах mosfet:

Форма волны на выходе трансформатора:

Форма волны после надлежащей фильтрации с использованием катушек индуктивности и конденсаторов на выходе трансформатора:

Список деталей

R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1 кОм,
C1, C2 = 0.47 мкФ / 100 В металлизированный
C3, C4 = 0,1 мкФ
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = любой МОП-транзистор 30 В, 10 А, N-канал.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K предустановка
Трансформатор = 9–0–9 В, 8 А (для правильной оптимизации мощности необходимо выбирать характеристики в соответствии с выходной нагрузкой)
Батарея = 12 В, 10 Ач

Повышение КПД

Вышеупомянутое преобразование или модификация обеспечат около 70% эффективности с достигнутым среднеквадратичным согласованием. Если вы заинтересованы в улучшении и точном согласовании, возможно, потребуется процессор сигналов ШИМ IC 556.

Вы могли бы сослаться на эту статью, в которой показан принцип преобразования прямоугольного сигнала в синусоидальный сигнал с помощью пары IC555.

Выход из вышеупомянутой схемы может аналогичным образом подаваться на затвор или основание соответствующих силовых устройств, которые присутствуют в существующем блоке квадратного инвертора.

Более комплексный подход можно увидеть в этой статье, где IC 556 используется для извлечения точных эквивалентов модифицированной синусоидальной волны на основе ШИМ из источника выборки прямоугольной волны.

Эта форма волны интегрирована с существующими устройствами вывода для реализации предполагаемых модификаций.

Приведенные выше примеры показывают нам более простые методы, с помощью которых любой существующий обычный прямоугольный инвертор может быть преобразован в конструкции синусоидального инвертора.

Преобразование в SPWM

В приведенной выше статье мы узнали, как можно оптимизировать форму сигнала прямоугольного инвертора для получения синусоидальной формы волны путем разделения прямоугольной волны на более мелкие участки.

Однако более глубокий анализ показывает, что до тех пор, пока размер прерванного сигнала не будет измерен в форме SPWM, достижение надлежащего эквивалента синусоиды может оказаться невозможным.

Чтобы удовлетворить это условие, схема преобразователя SPWM становится важной для получения наиболее идеальной синусоиды от инвертора.

Основная идея состоит в том, чтобы разделить устройства выходной мощности с помощью широтно-импульсной модуляции синусоидальной волны, чтобы силовые устройства заставляли обмотку трансформатора также колебаться в режиме SPWM и в конечном итоге генерировали оптимизированную чистую синусоидальную волну на вторичной стороне.Магнитная индукция импульсного SPWM через обмотку трансформатора в конечном итоге приобретает форму чистой синусоидальной волны из-за индуктивной фильтрации обмотки трансформатора.

На следующей диаграмме показано, как это может быть эффективно реализовано с помощью концепции, описанной выше.

В одной из моих предыдущих статей мы поняли, как операционный усилитель может быть использован для создания SPWM, та же теория может быть применена в вышеупомянутой концепции. Здесь используются два генератора треугольных волн: один принимает быструю прямоугольную волну из нижнего нестабильного состояния, а другой принимает медленные прямоугольные волны из верхнего нестабильного состояния и преобразует их в соответствующие выходные сигналы быстрой и медленной треугольной волны соответственно.

Эти обработанные треугольные волны проходят через два входа операционного усилителя, который в конечном итоге преобразует их в SPWM или ширину синусоидальных импульсов.

Эти SPWM используются для прерывания сигналов на затворе МОП-транзисторов, которые в конечном итоге переключают форму волны по подключенной обмотке трансформатора для создания точной копии чистой синусоидальной формы волны на вторичной стороне трансформатора за счет магнитной индукции.

Logic Pro — служба поддержки Apple

Test Oscillator полезен для настройки студийного оборудования и инструментов.Его можно вставить как инструмент или плагин эффектов. Он работает в двух режимах, генерируя либо статическую частоту, либо синусоидальную развертку. Щелкните вкладку Test Tone или Sine Sweep для доступа к каждому режиму.

• В режиме тестового сигнала тестовый сигнал генерируется сразу после установки плагина. Вы можете отключить тестовый сигнал, минуя плагин.

• В режиме синусоидальной развертки пользовательская развертка тонового спектра генерируется при нажатии кнопки запуска.

Параметры режима тестового сигнала

• Кнопки генератора: Выберите форму сигнала, которая будет использоваться для генерации тестового сигнала. Сигналы прямоугольной формы и игольчатого импульса доступны в версиях с наложением или сглаживанием. Сигналы синусоидальной и квадратной формы биполярны. Форма волны Needle Pulse — это униполярная импульсная форма, которая всегда положительна, что делает ее полезным инструментом для анализа полярности или фазы.

• Кнопка сглаживания: Позволяет использовать сглаженные версии волн прямоугольного или игольчатого импульса.

• Регулятор частоты и поле: Установите частоту генератора (по умолчанию 1 кГц). Вы также можете дважды щелкнуть это поле и ввести значение в диапазоне от 1 Гц до 22 кГц, превышающее возможные значения, которые можно установить с помощью ручки. Если вы введете «1», результатом будет тестовый сигнал с частотой 1 Гц.

• Регулятор уровня и поле: Установите общий выходной уровень. Этот параметр является общим для обоих режимов.

• Кнопка затемнения: Уменьшает выходной уровень на 50%.Этот параметр является общим для обоих режимов генератора.

Параметры режима синусоидальной развертки

• Регулятор времени и поле: Установите длительность синусоидальной развертки.

• Всплывающее меню режима развертки: Выберите кривую развертки — линейную или логарифмическую.

• Ручки и поля начальной / конечной частоты: Установите частоту генератора для начала и конца синусоидальной развертки.

  Примечание: Поле частоты, показанное под параметрами начальной и конечной частоты, отображает развертку частоты в реальном времени.

• Всплывающее меню триггера: Выберите режим синусоидальной развертки.

• Кнопка запуска: Запуск синусоидальной развертки спектра, установленного с помощью параметров начальной и конечной частоты.

Лучшие комплекты функционального генератора: 5 лучших комплектов из 2021 г.

Хороший комплект функционального генератора точен, прост в использовании и обладает выдающейся мощностью сигнала.

И наоборот, дрянной комплект генератора функций сделан из хрупкого пластика и полон сигнальных шумов.

Чтобы помочь вам отделить лучшие генераторы функций от мусора, мы рассмотрим 5 лучших комплектов генераторов функций на 2021 год.

Покупайте с уверенностью, зная, что вы получаете точный генератор функций по разумной цене.

Давайте сразу перейдем к обзорам.

Лучшие 5 комплектов для генераторов с лучшими функциями

Koolertron 15MHz Function Generator Kit

• Генератор сигналов произвольной формы использует крупномасштабную интегральную схему FPGA и высокоскоростной микропроцессор MCU. Внутренняя схема использует активный кварцевый генератор в качестве эталона.Таким образом, стабильность сигнала значительно усиливается.
• Использование двухканального сигнала DDS и выхода электрического уровня TTL для генерации точного, стабильного выходного сигнала с низким уровнем искажений. включает синусоидальную волну, прямоугольную волну, треугольную волну, зубчатую волну пилы, импульсную волну, белый шум, определяемую пользователем форму волны и т. д. Каждый канал может быть независимо настроен.
• С функциями линейной развертки (макс. До 999,9 с) и логарифмической развертки частоты. Имеет функцию измерения частоты, периода, измерения ширины положительного и отрицательного импульса и функции счета.

Комплект генератора функций DDS Koolertron 15 МГц занял первое место в нашем списке по уважительной причине. Функциональный генератор работает на основе двухканальной технологии DDS, которая позволяет легко получать точные и точные формы сигналов, а также 60 волн различной формы, генерируемых пользователем. После того, как вы выбрали идеальный тип сигнала, диапазон частот составляет до 100 МГц с вариантами от 1 Гц до 150 кГц в синусоидальной форме — идеально подходит для любого случая использования, от проектирования аудиовизуального оборудования до систем медицинской диагностической визуализации!

Устройство также имеет несколько функций измерения, таких как период, отрицательная ширина импульса или что-то еще, что вам нужно при разработке звуковых устройств, таких как громкоговорители и микрофоны.

Когда мы искали лучший комплект для сборки генератора сигналов DDS, было сложно найти тот, который справился бы со всем тем, что мы искали. Мы обнаружили, что хотим от каждой модели большего, чем они могут нам предложить.

Функциональные генераторы великолепны и имеют некоторые приятные особенности, такие как регулировка частоты. Тем не менее, когда вы действительно приступаете к тестированию оборудования или использованию его в широком спектре приложений электроники — например, в монолитных функциях — другие модели не могут соответствовать нашим ожиданиям!

Диапазон форм сигналов, доступных в этой модели, также впечатляет, что означает, что вы можете тестировать свое оборудование, не беспокоясь о каких-либо проблемах, возникающих во время использования, потому что всегда есть возможность использовать, если что-то выходит из строя (мы были так разочарованы тем, что были ограничены в выбор).

Преимущества

• Превосходная точность
• Доступная регулировка рабочего цикла
• Невероятная точность с импедансом и частотами
• Интуитивно понятный интерфейс
• Превосходная сила сигнала

Недостатки

• Меньшая стабильность на низких частотах
выход

Siglent Technologies SDG1032X Function Generator Kit

Функциональный генератор Siglent Technologies SDG1032X Kit представляет собой качественную сборку от одного из лучших производителей этих продуктов.Обзоры говорят само за себя, и многие люди считают его своим любимым генератором функций в этом списке!

Несмотря на то, что это самое дорогое устройство на сегодняшний день, с его широким спектром возможностей и функций для всего, что вы хотите от своего лабораторного оборудования — будь то цифровая или аналоговая модуляция, — на самом деле нет ничего, что могло бы сравниться по качеству.

Помимо того, что это отличный двухканальный блок с вариациями амплитуды до 20 Vpp и вариациями частоты, достигающими 30 МГц (абсурдно большое число!), То, что действительно отличает этот продукт от других генераторов функций, — это то, насколько великолепно и легко его можно использовать. прочтите его дисплей.

Набор «Сделай сам» — это универсальное и доступное решение для любителей электроники, желающих улучшить свою игру. Имея 196 заранее запрограммированных форм сигналов, это устройство может предложить что-то почти каждому, от радиолюбителей до профессиональных инженеров, которым нужен точный генератор прямоугольных сигналов, не требующий больших затрат.

Преимущества

• Низкий уровень шума
• Точные сигналы
• Кристально чистый дисплей
• Универсальная функциональность
• Надежная конструкция, долговечность

Недостатки

• Высокая кривая обучения
• Регулируемая цена
• Цена Комплект функционального генератора Генератор 4–20 мА, регулируемый генератор сигналов DROK, 0–10 В постоянного тока 0 4–20 мА Аналоговый ток и напряжение…
  • ГЕНЕРАТОР ДВОЙНЫХ СИГНАЛОВ УСИЛИТЕЛЯ И НАПРЯЖЕНИЯ: Многофункциональный комплект генератора сигналов DROK может генерировать ампер и напряжение с помощью одного модуля, который генерирует сигнал тока 0/4 — 20 мА и сигнал напряжения 0-10 В, просто вращая многоцикловый точный потенциометр, простой и удобный.
  • ЧИСТЫЙ СВЕТОДИОДНЫЙ ДИСПЛЕЙ: Наш генератор сигналов 4-20 мА имеет яркий и четкий трехзначный светодиодный цифровой дисплей, который можно использовать для контроля выходного тока и напряжения. Вам просто нужно нажать переключатель под монитором, чтобы легко переключить дисплей.
  • КАЛИБРОВКА ДИСПЛЕЯ АМП И НАПРЯЖЕНИЯ: На задней стороне модуля есть потенциометр для калибровки дисплея тока и напряжения. Если отображение точное, вы можете самостоятельно откалибровать отображаемое значение текущего напряжения.

  Комплекты генератора регулируемых функций DROK имеют большую ценность, поскольку они имеют низкие эксплуатационные расходы и просты в использовании. Комплект генератора функций DROK может использоваться для тестирования светодиодов или выполнения отладки ПЛК, среди других электронных приложений.

  Генератор сигналов хорошо спроектирован и легко калибруется с помощью потенциометра на задней панели устройства. Он работает на DC24V. Светодиодный дисплей хорошо освещен и прост для чтения с функциональным интерфейсом для настройки частот, амплитуды и продолжительности, который отображается интуитивно, что делает его идеальным для новичков или любителей, которым нужны только базовые функции от своего оборудования по низкой цене.

  ПРОВЕРИТЬ ЦЕНУ

  Преимущества

  • Превосходная точность
  • Простая работа
  • Хорошо построенная
  • Простая калибровка
  • Недорогая

  Недостатки

  • Нестабильная печатная плата
  • Генератор 900w2 900w2, перегрев 902 Функция
  • Перегрев с длительным использованием Функция 9000

    Если вы ищете недорогой функциональный генератор, комплект Jinwen Function Generator Kit — отличная покупка.Устройство включает в себя дополнительные кабели и инструменты для начала работы, в том числе два кабеля Q9 длиной 1,1 м, один кабель USB 1,25 м, кабель питания и многое другое!

    Вы можете использовать этот DIY-комплект как Ch2 или Ch3 в функциональности создания вашей системы, которой будет легко управлять с самого начала благодаря удобной в использовании технологии прямого цифрового синтеза DDS.

    Генератор сигналов имеет широкий частотный диапазон от 0 Гц до 24 МГц и может выдавать фиксированное напряжение постоянного тока. У вас есть возможность сохранить до 20 локаций, чтобы не потерять место при работе над несколькими проектами, что удобно!

    Единственным недостатком является то, что у него короткий электрический шнур, и он перемещается, потому что он легкий.В целом, это устройство от Tektronix представляет собой отличную ценность для энтузиастов электроники, которым нужно больше возможностей, чем то, что им предлагает их осциллограф.

    ПРОВЕРИТЬ ЦЕНУ

    Преимущества

    • 20 предустановок памяти
    • Высокая точность
    • Первоклассная функциональность
    • Интуитивное управление
    • Отличное соотношение цены и качества

    Недостатки

    • Отсутствие регулятора чувствительности

    JYE Tech FG085 Набор для генератора функций

    Набор для самостоятельного создания функционального генератора от JYE Tech FG085
    • Генерация непрерывных сигналов синусоидальной, квадратной, треугольной, линейной (вверх и вниз) и ступенчатой ​​(вверх и вниз)
    • Генерация определяемых пользователем сигналов произвольной формы (AWG)
    • Генерация частотно-качающихся сигналов выбранных форм волны.Начальную частоту, конечную частоту и частоту развертки можно установить независимо.

    Комплект генератора функций JYE Tech FG085 — это доступный вариант для тех, кто хочет развивать свои проекты в более сложном направлении. Он освещает синусоидальный, квадратный, треугольный пандус вверх и вниз и поддерживает как лестницы, так и сигналы произвольной формы.

    Дисплей на этом устройстве легко читается, несмотря на его уровни яркости, которые вы можете легко регулировать в зависимости от вашей рабочей среды благодаря поворотному энкодеру, который регулирует амплитуду / частоту, когда он вступает в игру во время использования этих уникальных форм волны !

    Комплект для сборки функционального генератора включает в себя все необходимое, от источников питания до входных кабелей, поэтому вам не нужно беспокоиться ни о чем другом, кроме как наслаждаться тем, что этот продукт был разработан для экспериментов в умах электронных энтузиастов.

    Частота синусоидальной волны достигает 200 кГц с диапазоном амплитуды: от 0 до 10 В от пика до пика. Вы можете установить смещение, амплитуду и частоту нажатием кнопки на этой цифровой клавиатуре.

    Обратной стороной является то, что он шумный, что означает, что вы не сможете использовать его для каких-либо аудиопроектов или тестирования, поэтому избегайте его, если вы используете его в рамках школьного проекта из-за шумового загрязнения в вашей рабочей среде. Однако для сборки требуется несколько видеороликов YouTube, но пусть это вас не смущает, потому что после сборки появляется множество забавных функций!

    КОНТРОЛЬНАЯ ЦЕНА

    Преимущества

    • Семь различных непрерывных сигналов
    • Доступная цена
    • Простая функция свипирования
    • Частоты до 200 кГц
    • Настройки сохраняются при выключении

    Недостатки

    • Непонятные инструкции по сборке

    Функциональный генератор »Примечания по электронике

    Функциональные генераторы — это испытательный прибор, который может генерировать сигналы с обычными формами: синусоидальный, квадратный, импульсный, треугольный, пилообразный и т. Д.. .

    ---

    Генераторы функций включают:
    Генератор функций Типы генератора функций Характеристики генератора функций

    Типы генераторов сигналов: Основы генератора сигналов Основы генератора ВЧ сигналов Генератор сигналов произвольной формы Генератор импульсов

    ---

    Функциональный генератор — это особая форма генератора сигналов, способная генерировать сигналы с общими формами. В отличие от ВЧ-генераторов и некоторых других, которые создают только синусоидальные волны, функциональный генератор может создавать повторяющиеся сигналы с множеством общих форм.

    В частности, его можно превратить в генератор синусоидальной волны, генератор прямоугольной волны и генератор треугольной волны.

    Также функциональный генератор может иметь возможность изменять характеристики сигналов, изменяя длину импульса, то есть соотношение промежутков между метками или линейные изменения различных краев треугольных или пилообразных сигналов, но он может только создавать сигналы, встроенные в генератор функций. Его нельзя запрограммировать на создание дополнительных сигналов — для этого требуется генератор сигналов произвольной формы, AWG.

    Помимо генерации самих осциллограмм, этот тип испытательного прибора может добавлять к сигналу смещение постоянного тока. Это может быть очень полезно в ряде приложений для тестирования.

    Обычно функциональные генераторы могут работать только на относительно низких частотах, некоторые работают только на частотах около 100 кГц, хотя более дорогие испытательные приборы могут работать на более высоких частотах, до 20 или 30 МГц.

    Возможности генератора функций

    Генераторы функций

    могут генерировать множество повторяющихся сигналов, как правило, из следующего списка:

    Это основные формы сигналов, которые генерируются в приборе для тестирования функционального генератора.Эти формы сигналов удовлетворяют большинство потребностей для тестирования ряда элементов. Там, где требуются специальные формы сигналов, необходим генератор сигналов произвольной формы.

    Управление генератором функций

    В дополнение к выбору основных доступных форм сигналов, другие элементы управления на генераторе функций могут включать:

    • Частота: Как и следовало ожидать, этот элемент управления изменяет базовую частоту, на которой повторяется форма сигнала.Он не зависит от типа сигнала.
    • Тип сигнала: Это позволяет выбирать различные базовые типы сигнала:
      
      • Синусоидальная волна
      • Прямоугольная волна
      • Треугольная волна
    • Смещение постоянного тока: Изменяет среднее напряжение сигнала относительно 0 В или земли.
    • Рабочий цикл: Этот элемент управления на функциональном генераторе изменяет соотношение времени высокого и низкого напряжения в прямоугольном сигнале, т.е.е. изменение формы волны от прямоугольной волны с коэффициентом заполнения 1: 1 до импульсной формы волны или треугольной формы волны с равным временем нарастания и спада до пилообразной формы.

    Использование генератора функций

    Функциональные генераторы обычно используются в отделах разработки электроники, производственных испытаниях и сервисных отделах. Они обеспечивают гибкую форму генерации сигналов, которую можно использовать во многих тестах.

    Эти испытательные инструменты очень гибкие и не считаются специализированными.Хотя они часто могут генерировать сигналы в нижнем диапазоне радиочастотного спектра, обычно используется специальный радиочастотный генератор, если он не доступен.

    Также они обычно не используются для тестирования производительности звука, поскольку уровни искажений на синусоидальных сигналах, которые обычно используются, будут иметь более высокие уровни искажений, чем иногда требуют эти тесты. Типичный показатель искажения синусоидальной волны может составлять около 1%.

    Если требуется очень высокая стабильность частоты, десять из этих тестовых приборов позволяют синхронизировать выходной сигнал по фазе с другим источником.

    Типы функционального генератора

    Функциональный генератор может принимать несколько форм. С современной цифровой техникой существует множество форматов для этого типа испытательного оборудования.

    • Настольный испытательный прибор: Наиболее широко используемый вид функционального генератора в испытательной лаборатории — это испытательный прибор, помещенный в коробку, которая находится на лабораторном столе. Этот тестовый прибор содержит источник питания, элементы управления, дисплей и, конечно же, выходной разъем.
    • Испытательный прибор для установки в стойку: Другой формат, который может использовать этот тип испытательного оборудования, — это модуль внутри стоечной системы, такой как PXI. Основанная на PCI, стоечная система PXI была разработана специально для тестовых приложений и включает в себя слот либо для контроллера, либо для подключения к компьютеру. Слот для карт измерительных приборов в шасси, что позволяет создать тестовую систему, отвечающую требованиям конкретного тестового приложения. Карты тестовых инструментов могут включать в себя любой тип тестового инструмента, включая вольтметры, осциллографы и, конечно же, функциональный генератор
    .
    • Генератор функций USB: В качестве испытательных инструментов на базе USB доступен ряд небольших генераторов функций.Они содержат ядро ​​генератора функций в модуле, который подключается к компьютеру через USB-соединение. Такой подход означает, что интерфейсы питания и управления могут использовать ПК, а не иметь затрат и места, необходимых для их размещения в более крупном ящике для испытательного прибора.
    • Компьютерный генератор функций: Другой подход состоит в том, чтобы использовать программное обеспечение на базе компьютера для обеспечения требуемых форм волны, а затем использовать цифровую карту аудиовыхода компьютера для сигнала.Несмотря на то, что он очень дешевый, он может не иметь выходной мощности и точности других типов испытательных приборов. Также, если выход поврежден в результате тестирования, возможного неправильного подключения и т. Д., Это может привести к дорогостоящему ремонту.

    Функциональные генераторы обычно очень просты в эксплуатации. Часто используемые современные технологии обработки дают возможность использовать множество дополнительных функций, включая простоту эксплуатации и дистанционное управление через один или несколько из множества доступных стандартов.

    Большой выбор функциональных генераторов доступен для ряда различных производителей, а также у ряда различных дистрибьюторов. Затраты, как правило, вполне разумные, поскольку они, как правило, довольно просты и не требуют очень высокочастотных компонентов. Эти контрольно-измерительные приборы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые, как правило, используют операционные усилители в качестве основы конструкции, но цифровые могут использовать некоторую форму прямого цифрового синтеза.

    Другие темы тестирования:
    Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
    Вернуться в тестовое меню.. .

    Генератор сигналов AD9833 своими руками — первые шаги (часть 1)

    Как следует из названия, я собираюсь написать о самодельном генераторе сигналов на базе микросхемы AD9833. Кроме того, это будет многостраничный пост, поскольку невозможно спроектировать и создать полностью функциональное устройство за короткий период времени и даже написать один огромный пост в блоге. Итак, сегодняшний пост посвящен аналоговой части генератора сигналов своими руками.

    Самодельная печатная плата перед пайкой компонентов

    Сердцем устройства станет микросхема AD9833.Этот чип представляет собой интегральную схему генератора синусоидальных / треугольных / прямоугольных сигналов с частотой до 12,5 МГц. Проблема в том, что этот чип может изменять только частоту на выходе, но не амплитуду или смещение сигнала. Кроме того, он выдает сигнал только в диапазоне 0,05… 0,7 В, что обычно не очень подходит для случаев использования генератора.

    Ссылки на все сообщения проекта

    1. Схема усилителя усиления VCA822 (этот пост)
    2. LM7171 Схема смещения
    Схема фильтра управления усилением и смещением
    4. Двойной источник питания 5 В
    5. Двойной источник питания 12 В TPS65131
    6. Схема интерфейса зарядки аккумулятора
    7. WEBQ
    9. IPS емкостный ЖК-дисплей на ESP32
    10. IPS LCD, ESP32 с библиотекой eSPI и сенсорным экраном
    11. Окончательный дизайн печатной платы для генератора сигналов DIY
    12. Печатные платы нестандартной конструкции и способы их изготовления
    13. Пайка печатной платы
    Библиотека
    14. AD9833 и дополнительное снижение выходного шума
    15. Библиотека зарядного устройства для Arduino BQ24295
    16. ЖК-интерфейс с LVGL на ESP-32
    17. Корпус с 3D-печатью
    18. Готовый генератор DIY

    Схема

    Итак, для целей тестирования я построил себе печатную плату на основе схемы, показанной ниже:

    Обратите внимание, что эта схема содержит некоторые проблемные части, о которых я подумал только после того, как печатная плата была уже построена.Эти проблемы могут быть упомянуты в будущем, но сегодня сфера интересов — это операционный усилитель VCA822 и его подключение к AD9833.

    Печатная плата была сделана мной в домашних условиях. Я написал руководство, как это можно сделать травлением химикатами или фрезерным станком с ЧПУ.

    Крошечная печатная плата для теста VCA822 (будет полностью заполнена в будущем)

    Этот операционный усилитель был выбран потому, что это усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, и он также является одной из самых дешевых частей в этой категории. Он также имеет гораздо более широкую полосу пропускания, чем когда-либо понадобится микросхеме генератора.Изначально схема этой детали выглядела так:

    Схема VCA822 в некоторой степени похожа на схему обычного операционного усилителя, за исключением нескольких моментов. Во-первых, максимальное усиление устанавливается резисторами R8 и R12 и равно 2 * (R12 / R8) — в данном случае усиление равно 10. Усиление можно изменить с помощью напряжения, приложенного к разъему J7 (вывод 3 VCA822). ). Кроме того, это напряжение должно изменяться в диапазоне от -1 до +1 Вольт. При подаче напряжения +1 В усиление является максимальным и линейно снижается при изменении напряжения на выводе 3.

    Кстати, на входах VCA822 можно заметить много резисторов. Некоторые из них не являются обязательными, так как я пытался сделать разводку печатной платы для облегчения модернизации в будущем.

    Включение аналоговой платы генератора своими руками

    Первое подключение к AD9833 было прямым — R5 и R9 были опущены, R6 и R7 были равны 0 Ом. Кроме того, R15 не использовался, поскольку выход был напрямую подключен к осциллографу через разъем J10. C7, C5 были по 100 нФ каждый и C9, C10 были по 2 мкФ каждый.

    Операционный усилитель питался от лабораторного блока питания через делитель напряжения, который создавал виртуальную землю.Также к тому же потенциометру 1k был подключен, который создавал переменное выходное напряжение в диапазоне от -1,5 до +1,5 В.

    Искажение сигнала

    Вроде все нормально, за исключением искажения выходного сигнала… Проверил напряжения питания -> + -5 В по необходимости, так что не могло быть из-за низкого напряжения питания. Поскольку существовала очевидная причина искажения, я вернулся к таблице данных VCA822. По нему входное напряжение может быть от 1,6 до -2.1 вольт. AD9833 выдает напряжение от 0 до 0,7 В, так что со входами вроде все нормально.

    Подключение во время тестирования схемы

    В таблице данных можно найти, что ток через резистор R8 не может превышать 2,6 мА. Поскольку пиковое напряжение на выходе AD9833 составляло около 0,7 В, пиковый ток через резистор R8 составлял 3,5 мА, что было больше допустимого значения. Итак, было два решения проблемы: либо добавить делитель напряжения, либо избавиться от смещения постоянного тока. Поскольку на этом этапе не требуется смещение постоянного тока (а может быть даже лучше без него), был выбран второй вариант.

    Решение проблемы искажения

    Для устранения смещения постоянного тока на входе VCA822 был использован простой RC-фильтр, как показано на схеме ниже:

    C16 был выбран 22uF, так как он лежал у меня, как и с R9 (1k1 Ом). Кроме того, R6 был выбран с тем же значением, что и R9, чтобы уравновесить смещение напряжения на входах операционного усилителя. Обратите внимание, что на данный момент значения R-C не имеют большого значения, но они могут измениться в будущем.

    Выходное напряжение генератора

    После добавления входного фильтра R-C смещение постоянного тока было удалено, и не было заметных искажений, как это было раньше.Но я заметил, что выходное напряжение AD9833 было немного ниже, чем раньше. Это должно быть из-за низкого входного сопротивления 1,1 кОм. В таблице данных AD9833 не так много информации о выходных возможностях AD9833, поэтому я измерил, как его выход зависит от сопротивления нагрузки. Это может быть полезно или нет при принятии решения о будущем изменении значений входного фильтра R-C.

    Выходное напряжение AD9833 относительно внешней нагрузки (микросхема питалась от 3,3 В)

    Выходной тест проводился с синусоидальным выходом 2 кГц и AD9833, подключенным к потенциометру.После поворота ручки потенциометра измерялось его сопротивление. Затем он был подключен к выходу ИС генератора, и среднеквадратичное выходное напряжение измерялось мультиметром. Значения RMS были пересчитаны в значения от пика до пика, которые также показаны на графике.

    В даташите AD9833 упоминается, что на выходе ЦАП установлен внутренний резистор на 200 Ом. Должно быть очевидно, что общее сопротивление будет уменьшаться с добавлением внешнего сопротивления. Также будет уменьшаться выходное напряжение, и эта зависимость показана на графике выше (выходная частота была установлена ​​на синусоидальную волну 2 кГц).Внешний резистор со значениями> 2кОм не вызывает заметной разницы напряжений на выходе. Таким образом, значение R входного фильтра VCA822 может быть изменено на 2 кОм или более в будущем. Также было замечено, что не было заметных искажений в выходной волне даже при нагрузке всего 50 Ом.

    Резюме

    Итак, я считаю, что это все, что я хотел рассказать о своих первых шагах в создании генератора сигналов своими руками.