Генератор сигнала своими руками: тройной синусоидальный сигнал
Генератор сигнала своими руками: данный прибор способен производить звуковые сигналы различной формы для тестирования микрофонов и кодеков, используемых в оборудовании звуковых усилителей.
Этот простой генератор сигнала созданный своими руками, способен выдавать тройную синусоидальную волну, которую можно использовать для тестирования других аудиосистем, включая оборудование VoIP (передача голоса по Интернет-протоколу).
Приборы для передачи речевых сигналов обычно используют диапазон от 300 Гц до 3400 Гц. Для более корректного измерения звуковых сигналов с применением таких приборов, задействуют три частоты: 300 Гц, 1000 Гц и 3400 Гц. Хотя, во время тестов мы используем отдельные и смешанные частоты.
Схема и работа
Принципиальная схема простого генератора сигнала изготовленного своими руками, служит для формирования тройной синусоидальной волны. Он построен на основе трех сдвоенных операционных усилителей звука NE5532 (IC1 — IC3), двойного источника питания и нескольких других компонентов.
Рис.1: Принципиальная схема генератора сигнала тройной синусоидальной волны
В этой схеме вы можете использовать операционный усилитель, такой как NE5532A, RC4560, или любой аналогичный, а также лучший по параметрам, способный управлять нагрузками с сопротивлением до 600 Ом.
Схема имеет три генератора синусоидальной волны с мостами Вина и три операционных усилителя (IC1 — IC3). Частоты генераторов указаны в таблице.
При построении схемы, желательно устанавливать резисторы с R4 по R9 и конденсаторы с C1 по C6 с допуском ± 2% или еще лучше. Для расчета частоты колебаний стандартного генератора, используется формула моста Вина. Выводы 1 и 7 микросхемы IC1 являются выходами первого и второго генераторов, соответственно, в то время как выход третьего генератора получается с вывода 7 микросхемы IC2.
Все три сигнала, производимые этими тремя генераторами, микшируются на IC2. Выводы с 1 по 3 микросхемы IC2 и связанные компоненты работают как смеситель сигналов.
Амплитуды входных сигналов на выводе 2 IC2 регулируются потенциометрами VR4, VR5 и VR6.
Генератор сигнала своими руками, который предназначен для создания тройной синусоидальной волны имеет два выхода. Прямой выход буферизируется первым операционным усилителем, образованным контактами 1–3 микросхемы IC3, а инвертированный выход буферизируется вторым операционным усилителем, образованным контактами 5–7 микросхемы IC3. Выход синусоидальной волны (O/P1) доступен через 2-pin коннектор CON1, а его инвертированный выход (O/P2) доступен через CON2.
Генератор сигнала тройной синусоидальной волны работает в диапазоне от ±5V до ±15V, но лучше использовать его только с напряжением питания в диапазоне от ±7V до ±15V.
Построение и испытания
Схема печатной платы реального размера для генератора сигнала своими руками тройной синусоидальной волны, показана ниже, а расположение его компонентов — на рис. 3. Соберите схему на печатной плате, подключите двуполярный источник питания ±15V через коннектор CON3, и ваша схема готова к использованию.
Рис.2: Схема печатной платы для генератора сигнала тройной синусоидальной волны
Рис.2: Компоновка элементов печатной платы
Загрузите PDF-файлы с макетами печатных плат и компонентов: нажмите здесь
Данная схема может одновременно генерировать три синусоидальных сигнала (312 Гц, 1026 Гц и 3400 Гц), как указано в таблице. Эти выходы доступны на разъеме CON1, а инвертированные выходы — на разъеме CON2.
Схема требует простой регулировки амплитуды для каждого генератора. Потенциометры VR1, VR2 и VR3 используются для регулировки выходной амплитуды генераторов IC1 и IC2. Эти потенциометры можно заменить соответствующими постоянными резисторами.
Два простых высоковольтных генератора своими руками / Хабр
Привет, Хабр! Опыты с высоким напряжением, наверное, никогда не выйдут из моды. Есть в них какая-то особенная романтика, увлекающая не только старшеклассников. Сегодня рассмотрим пару простых схем: электрозажигалку на блокинг-генераторе и музыкальный трансформатор Теслы на основе качера Бровина.
Давайте соберём и испытаем оба устройства.
Прежде чем приступать к рассмотрению этих двух любительских конструкций, необходимо вспомнить технику безопасности. Высокие напряжения опасны для жизни людей, животных, и особенно сложной цифровой техники, такой, как компьютеры и телефоны. И вообще любой техники, содержащей полевые транзисторы. Также высоковольтный разряд способен вызвать пожар, а радиаторы высоковольтных игрушек очень сильно нагреваются.
Само слово импульс, применительно к электрическому, предполагает наличие у этого импульса крутых фронтов. А значит, высоких частот в энергетическом спектре. А на высокочастотные токи сильно влияют паразитные индуктивности и ёмкости, даже совсем небольшие.
Потому импульсные схемы «не любят», когда их макетируют как попало. Они «предпочитают» печатную плату, избавляющую устройство от хаоса искажений и наводок.
К счастью, в местном киоске электротоваров продавались несколько наборов для сборки. Все они явно от китайских друзей с Алиэкспресс, но товаровед подошёл творчески и снабдил их забавными этикетками с фото любимых видеоблоггеров, распечатанных на чёрно-белом принтере.
▍ Как работает лазерный принтер
Кстати, лазерные принтеры и копировальные аппараты, они же «ксероксы», тоже работают благодаря высокому напряжению. Именно оно притягивает тонер на незасвеченные участки селенового фотобарабана. А с засвеченных, лазером либо светом, отражённым от бумажного оригинала, электрический заряд, сообщённый поверхности фоточувствительного вала роликом предварительного заряда или коротроном, уходит на алюминиевый корпус фотобарабана.
Далее тонер, представляющий собой смесь пигмента, смолы и оксида железа (ржавчины), прилипает к заряженной от коротрона бумаге, и благодаря смоле, запекается на ней в печке.
А оксид железа в тонере нужен затем, чтобы он притягивался к магнитному валу для равномерной дозированной подачи на фотобарабан.
Таинственный коротрон — это натянутая металлическая проволока, лезвие или пластина с зубцами, служащие для возникновения коронного разряда. И, соответственно, переноса нужного электрического заряда соответственно замыслу разработчиков прибора.
Так как при коронном разряде создаются электромагнитные помехи и выделяется озон, могущий оказывать разрушительное воздействие на различные материалы, организмы человека и животных, (как, впрочем, и на болезнетворные микроорганизмы и вирусы), в современной технике стараются применять меньше коротронов и больше роликов переноса заряда. К тому же ролики сильнее подвержены износу, чем коротроны, что выгодно производителям запчастей к принтерам и копирам.
Итак, первый набор самый простой. Он состоит из печатной платы, готового трансформатора с ферритовым сердечником и секционированной вторичной высоковольтной обмоткой, одного транзистора с радиатором и винтиком, клавишного выключателя, одного резистора 120 Ом и одного диода UF4007.
На плате медь и паяльная маска с одной стороны. Металлизация отверстий отсутствует, она для такой простой платы и не нужна. На другой стороне шелкография сообщает, что куда паять. Это особенно радует в свете отсутствия инструкции. Хотя она нашлась на Алиэкспресс, вместе со схемой и указанием напряжения питания — 3.7 вольта.
То есть, преобразователь предназначен для питания от одной литиевой ячейки. Если хотим питать от более высокого напряжения, но не выше 12 вольт, необходимо увеличить номинал единственного резистора, в диапазоне от 150 Ом до 1 килоома.
▍ Блокинг-генератор
Схемотехнически устройство представляет собой обычный блокинг-генератор с насыщающимся сердечником. Работает он следующим образом.
Биполярный транзистор структуры NPN включён по схеме с общим эмиттером.
Его коллекторной нагрузкой является толстая, она же силовая обмотка. При подаче питания на базу через тонкую, управляющую обмотку, резистор и диод приходит напряжение прямого смещения эмиттерного перехода, вследствие чего появляется ток базы, и транзистор начинает открываться.
Постепенно увеличивается ток через силовую обмотку. Соответственно, растёт магнитный поток, и в управляющей обмотке появляется электродвижущая сила (ЭДС) взаимоиндукции, действующая в том же направлении, что и питающее напряжение. Она помогает транзистору открываться дальше.
Когда магнитопровод или транзистор входит в насыщение, рост тока в толстой обмотке прекращается, и далее ток начинает уменьшаться. ЭДС в управляющей обмотке меняет знак, противодействуя напряжению питания. Транзистор закрывается. Далее всё повторяется снова.
Отметим, что диод UF4007 со сверхбыстрым временем восстановления запертого состояния. Обычный выпрямительный 1N4007 в такой высокочастотной схеме работать не будет.
▍ Сборка
Теперь, когда мы поняли, что перед нами за генератор, и на каком принципе основана его работа, поговорим о нюансах сборки данной конструкции.
Насчёт радиатора. Лично мой и моих любящих электронику друзей опыт однозначно говорит, что если китайцы положили в набор радиатор, значит, транзистор или микросхема будут нагреваться сильно или очень сильно.
Потому категорически рекомендую перед установкой транзистора на радиатор намазать его теплоотводящую поверхность тонким слоем термопасты.
Это не сильно затруднит сборку, зато добавит шансов избежать разочарований и хлопот, возникающих при тепловом пробое полупроводниковых приборов. (Сгоревший транзистор ещё и немного коптит, и очень неприятно воняет).
Установить транзистор неправильно не получится, потому что он устанавливается после крепления к радиатору. Надеюсь, вы не прикрутили его задом наперёд, то есть, медной подложкой к головке винта, а не к радиатору, как должно быть.
Выводы обмоток паяются так: справа правый толстый, слева левый тонкий, посередине — два остальных.
И наконец, от PLS гребёнки отламываем половину, вытягиваем тонкогубцами или пинцетом среднюю ножку, а крайние изгибаем так, чтобы расстояние между их кончиками было меньше, чем между точками пайки проводов от вторичной высоковольтной обмотки.
Это приспособление из PLS вилки будет нашим высоковольтным разрядником, и является расходным материалом, так как при работе нагревается и обгорает.
Добавлю, что лично в моём экземпляре конструктора длина кабельной стяжки оказалась недостаточной (либо я что-то не так делаю), и вместо неё пришлось взять другую из запасов.
▍ Испытания
Зато заработал преобразователь сразу, и прекрасно поджигает не только бумагу и целлюлозную салфетку, но и туристическое сухое горючее (гексаметилентетрамин, прессованный с парафином). Если поместить плату в корпус, получим хорошую зажигалку, не нуждающуюся в газе или бензине.
Как всё это происходило, можно посмотреть на видео.
А здесь резервное видео, на случай неполадок с Ютубом.
▍ Поющая Тесла
Второй высоковольтный преобразователь чуть посложнее, и представляет собой резонансный трансформатор без магнитопровода, он же трансформатор Теслы.
На биполярном транзисторе BD243 собран так называемый качер, или качатель реактивностей Владимира Ильича. Нет, не Ленина, а Бровина.
Имена и творческое наследие Николы Теслы и Владимира Бровина, как и романтика самодеятельных высоковольтных экспериментов, окутаны ореолом мистики. Им посвящены сотни дискуссий на сотни страниц, привлекающие адептов теорий заговора, искателей бестопливной генерации энергии, рептилоидов, красной ртути, древнего атмосферного электричества и прочих интересных тем, где наука, история, опыт перемежаются с научной фантастикой и волшебными сказками.
Попутно успешно рекламируются и продаются активаторы воды и иных субстанций, гармонизаторы пространства и приборы физиотерапевтического назначения, устройства для фотографирования биополя и прочие интересные вещи.
В ход идут натуральный камень, красивые катушки индуктивности, газоразрядные лампы и трубки. В чём-то из всего этого есть рациональное зерно и реальная польза, в чём-то сомнительно, но всё это очень занятно.
О том, почему качатель реактивностей всё же работает, хотя необходимые для генерации вынужденных колебаний обратные связи на схеме не нарисованы, существует множество мнений. Лично мне по душе простое материалистическое объяснение на уровне школьного курса физики.
На самом деле, качер Бровина работает благодаря шумам транзистора. Собственным тепловым, квантовым, обусловленным воздействием ионизирующего излучения, — сгодятся любые. Благодаря этим шумам, транзистор начинает что-то генерировать. Это что-то (а именно, усиленный транзистором шум) возбуждает колебания в контуре, образованном индуктивностью и межвитковой ёмкостью катушки, а также паразитными ёмкостями.
А так как колебательный контур имеет резонансную частоту, то и колебания устанавливаются на этой частоте.
Учитывая, что все качеры довольно мощные или очень мощные, устанавливается и паразитная обратная связь, как раз на этой частоте. Что очень похоже на классическую авторскую конструкцию Теслы с искровым возбуждением.
В помощь шумам транзистора китайские разработчики данного промышленного образца установили ещё и светодиод LED1. Не все знают, но светодиод в прямом включении также генерирует некоторый ощутимый уровень шумов.
А на полевом транзисторе с изолированным затвором, он же MOSFET, собран модулятор, позволяющей изменять мощность высоковольтного генератора в такт амплитуде звукового сигнала. Так как температура плазмы в искре очень высока, модуляция мощности приводит к колебаниям нагрева воздуха. Который, следовательно, расширяется и сужается, тем самым генерируя звуковые волны. Так работает музыкальный трансформатор Теслы.
Сборка набора затруднений не вызвала, всё заработало с первого раза. Длинный конец вторичной обмотки должен быть сверху. Это разрядник, и со временем он обгорает.
Подстройка резонанса осуществляется изменением геометрии первичной обмотки, представляющей собой кусок изолированного провода.
Наилучшие результаты у меня получились от источника питания паяльной станции, выдающего 24 вольта 5 ампер постоянного тока. При более низком питающем напряжении, музыки от электрического разряда не было слышно.
Возможно, я перепутала красный и синий светодиоды, имеющие разные падения напряжения в прямом включении, и, соответственно, влияющие на работу схемы. Какой из светодиодов должен быть красным, а какой синим, на схеме не написано. Тем не менее устройство работает и поёт, потому переделывать его не хочется.
Процесс сборки и испытания электронной игрушки для взрослых запечатлён на видео.
А музыкальная шкатулка, с которой брался звуковой сигнал, собиралась так.
▍ Выводы
Собирать разные электронные устройства легко и просто, в случае набора-конструктора с готовой печатной платой, и при наличии хорошего паяльника, припоя и доступа в интернет, где можно найти ответы на возникающие вопросы.
Спасибо за внимание! Напишите в комментариях, какие схемы и конструкции будет интересно рассмотреть и собрать в будущих статьях и видео. Расскажите о своём опыте радиолюбительских поделок.
Схема звукового генератора на микросхеме HK620
Фарва Навази
627 просмотровВведение
Звуки являются частью жизни каждого нормального существа. Он вызывает у человека разные чувства. Например, если вы находитесь где-то и слышите пожарную сирену, это ставит вас в ситуацию, когда нужно покинуть это место. Если вы слышите скорую помощь, вы молитесь о здоровье человека, если вы слышите полицейскую сирену, вы получаете знание, что в вашем районе происходит что-то бесчеловечное.
В этом уроке мы рассмотрим «Схема звукового генератора на микросхеме HK620». Таким образом, дизайнеры создают эти схемы звукового генератора.
Но что, если вы получите разные уникальные звуки в одной схеме? Интересно, правда? Итак, давайте посмотрим на схему.
Купить на Amazon
Аппаратные компоненты
Следующие компоненты необходимы для изготовления схемы звукового генератора0033
1μFРаспиновка HK620
Схема звукового генератора
Принцип работы
В этой схеме звукового генератора мы используем микросхему HK620, которая имеет диапазон рабочего напряжения от 1,8 В до 4,8 В, но нормальное рабочее напряжение составляет 3 В. Поэтому мы используем две батарейки типоразмера AA по 1,5 В, что вместе составляет 3 В. В схему включен динамик 8 Ом мощностью 0,25 Вт. А для усиления в схему включен транзистор.
Мы подключили шесть DIP-переключателей с ключевыми контактами и контакт питания Vdd. Таким образом, когда ключ становится высоким, соответствующий контакт будет генерировать определенный тон. Например, клавиша 1 издает звук полицейской машины, клавиша 2 издает звук пожарной машины и т. д. и т. п.
Применение и использование
- Мы можем использовать это в схемах для создания полицейской сирены.
- Его также можно использовать в звуковом генераторе скорой помощи.
- Также для создания пожарных мостов и других сирен.
- Эта схема отлично подходит для детских игрушек.
Похожие сообщения:
Synth DIY: генератор белого шума (часть 1 из 2)
ЧТО ТАКОЕ БЕЛЫЙ ШУМ?
Все мы слышали белый шум в синтезаторных патчах — он звучит как ветер, добавляет дыхание пэду, дребезжание — маленькому барабану. Это также полезный источник случайности для модуляции, либо напрямую, либо через схему выборки и хранения.
Технически «белый» шум включает все частоты на всех амплитудах.
Несмотря на то, что это звучит сложно, мы можем очень просто генерировать белый шум. Это происходит естественным образом в транзисторах, и все, что нам нужно сделать, это усилить его.
Получив белый шум, мы можем его отфильтровать. Разные цвета представляют разное частотное содержимое. Многие синтезаторы воспроизводят только белый шум, но некоторые также предлагают розовый шум, в котором высокие частоты занижены. Иногда вы увидите шум, помеченный как синий, красный или коричневый.
МЕТОД
Я решил сделать эту схему, используя только дискретные компоненты – на этот раз никаких ИС! Вместо этого вы можете использовать операционные усилители для каскадов усилителя, но транзисторная схема компактна и работает от одного источника питания, в данном случае 9 вольт. Мощности батареи более чем достаточно.
БАЗОВЫЙ ГЕНЕРАТОР БЕЛОГО ШУМА
Обратите внимание: нумерация R и C на этой схеме случайно начинается с 2, а не с 1. Это не влияет на размещение, значения или работу.
Эти идентификационные маркеры исправлены на полной схеме в Части 2.Также обратите внимание, что расположение выводов Q1 зависит от выбранного вами транзистора.
Базовая схема генератора белого шума на дискретных транзисторах
КАК ЭТО РАБОТАЕТ
Сам шум исходит от первого транзистора Q1. В большинстве схем напряжение на базе NPN будет выше, чем на эмиттере, что позволяет току течь между коллектором и эмиттером (основы транзисторов здесь, если они вам нужны, в Интернете нет недостатка в руководствах). Однако для шумоподавления мы делаем обратное — держим эмиттер выше базы. Коллектор также оставляем неподключенным. Если приложенное обратное напряжение достаточно, оно создает шум, который мы можем усилить и использовать.
Здесь я использую BC182L. Этот компонент потребует от вас некоторого эксперимента. Каждый транзистор имеет разное напряжение пробоя (т. е. обратное напряжение база-эмиттер, создающее шум), и каждый транзистор дает разное качество шума.
У меня были хорошие результаты с BC182L, но я рекомендую попробовать любые устройства NPN, которые у вас есть под рукой. Если у вас есть осциллограф, достаточно проверить каждый транзистор вместе с резистором R2 (здесь я использую резистор 1 МОм), чтобы сравнить несколько примеров. Мой выбранный BC182L с 1M на 9V дал уровни шума до 100 мВ от пика к пику. Выход измерялся на эмиттере.
На следующем изображении показан образец моего осциллографа Rigol 1054z. Горизонтальные деления 1 мс, вертикальные деления 20 мВ. Яркая полоса — это мгновенный снимок, темная полоса за ней — сглаженный во времени сигнал. Вы можете видеть, что сигнал составляет около 100 мВ от самой высокой до самой низкой точки. Это в значительной степени самый сильный результат, который я получил от любого из моих запасов транзисторов.
Осциллограмма шумов пробоя в транзисторе BC182L
Я также попробовал несколько других кремниевых транзисторов NPN — ничего особенного, просто то, что было под рукой.
Чтобы получить что-то в районе 100 мВ размах, мне пришлось изменить значение резистора для каждого из них. Вот быстрый список моих результатов:
BC107 — 200K
BC108 — 640K
BC182L — 1M
BC547 — 150K
BC549C — 270K
2N3904 — 200K
. Вы должны отрегулировать вверх или вниз по мере необходимости — меньшее значение, чтобы получить более высокий выходной сигнал. Что-то между 100k и 1M должно дать вам полезный шум от широкого диапазона транзисторов, поэтому не беспокойтесь, если то, что у вас есть, не указано здесь.
БУФЕРИЗАЦИЯ ШУМА
Остальная часть схемы вокруг второго транзистора Q2 представляет собой усилитель. Я не буду описывать здесь, как это работает (не стесняйтесь исследовать усилители с общим эмиттером), но с этими частями выходной сигнал был около 2 В размах. Этого должно быть достаточно для аудиотестирования, если у вас нет прицела. Вы можете заменить здесь операционный усилитель, который я не буду подробно описывать.
Считайте это домашним заданием ;).
Обратите внимание на конденсатор 10 пФ. Это не обязательно. На самом деле шум имеет более высокий уровень размаха без него (см. изображения ниже), но он будет звучать по-другому. Этот небольшой конденсатор сглаживает более резкие верхние частоты, делая основной «белый шум» более гладким. Отрегулируйте или опустите на свой вкус.
Я рекомендую создать прототип этой схемы, подключив ее к чему-нибудь, что можно будет слушать, а также видеть сигнал на экране. Значения компонентов не высечены на камне, и стоит поэкспериментировать.
Фигура белого шума с конденсатором 10 пФ и без него в обратной связи транзисторного буферного каскада
Наконец, для этого каскада мы можем добавить конденсатор на выходе. Это отделит выход от любого смещения постоянного тока, когда мы подключим его к чему-то другому. Вы можете увидеть эффект смещения постоянного тока на следующем изображении. Учтите, что мы используем односторонний 9В постоянного тока.
Шум должен возникать между двумя положительными напряжениями. Аудиосигналы должны быть сосредоточены вокруг 0 В. Любая разница между 0 В и центром аудиосигнала является смещением постоянного тока, и это может вызвать различные проблемы, такие как искажение или даже повреждение динамика. Смещение постоянного тока на изображении ниже составляет около 4,5 В (горизонтальная пунктирная линия в центре сетки — 0 В, основные деления — 2 В).
Выходной сигнал белого шума из буфера первого каскада, показывающий смещение постоянного тока
На следующем изображении показан тот же шумовой сигнал, полученный после конденсатора, но измеренный как сигнал переменного тока для устранения смещения. Посмотрите, как он биполярен вокруг центральной точки.
Выход белого шума из буфера первого каскада с удаленным смещением по постоянному току
Этого достаточно для автономного источника белого шума, и если вы правильно подберете компоненты, выходного сигнала должно хватить для звука.
