Радіосхеми схеми електричні важливі. Тональний генератор для емі Тестування схеми DTMF-генератора

Краще не пояснювати, а одразу все побачити:

Забавна іграшка, чи не так? Але побачити – одне, а зробити своїми руками – інше, тож приступимо!

Схема девайсу:

При зміні опору між точками PENCIL1 та PENCIL2 синтезатор видає мелодію різної тональності. Деталі, позначені *, не можна встановлювати. Замість транзистора Т1 підійде КТ817; BC337, замість Q1 - КТ816; BC327. Зверніть увагу, що цоколівка транзисторів оригіналу та аналогів різна. Завантажити готову друковану плату можна на сайті автора.

Збиратиму схему дуже компактно (що новачкам робити не раджу) на макетній платі, так що наводжу свій варіант розведення схеми:

Зі зворотного боку все виглядає менш акуратно:

Як корпус використовуватиму кнопку від мережевого фільтра:

У корпусі:

На термоклей закріпив динамік та контактну колодку крони:

Пристрій у зборі:

Ще мені траплялася спрощена схема:

В принципі, все те саме, тільки пищати буде тихіше.

Висновки:

1) Краще використовувати олівець 2М (подвійний м'якості), малюнок буде більш струмопровідним.

2) Іграшка цікава, але набридла через 10 хвилин.

3) Якщо іграшка набридла, можна використовувати її за призначенням — продзвонювати ланцюг, визначати приблизний опір на слух.

І насамкінець ще один цікавий відеоролик:

Е. КУЗНЕЦОВ, м. Москва
Радіо, 2002 рік, № 5

Тональні імпульси можна використовувати для перевірки динамічних параметрів вимірювачів та авторегуляторів рівня та пристроїв шумоподавлення. Стенд із генератором тональних імпульсів буде корисним також і при дослідженні підсилювальної та акустичної апаратури.

Лінійність частотної характеристики та точність показань вимірювачів рівня неважко перевірити за допомогою звичайного генератора звукових сигналів, але для перевірки динамічних параметрів необхідний генератор тональних імпульсів (ГТІ). Подібні генератори, пропоновані радіоаматорами, часто не відповідають нормам, де для перевірки вимірювачів рівня (ІУ) частота синусоїдального сигналу в імпульсах прийнята 5 кГц, а початок і кінець імпульсів збігаються з переходами сигналу через "нуль".

Подібні проблеми виникають і під час настроювання авторегуляторів рівня звукових сигналів. Час відновлення 0,3...2 з легко побачити на екрані осцилографа, але час спрацьовування обмежувача (лімітера) або компресора може бути меншим за 1 мс. Для вимірювання та спостереження перехідних процесів в аудіоапаратурі зручно використовувати ГТІ. У цьому випадку частоту заповнення імпульсів бажано змінювати, використовуючи зовнішній генератор, що перебудовується. Наприклад, при частоті заповнення 10 кГц тривалість одного періоду дорівнює 0,1 мс, і при спостереженні процесу спрацьовування визначення часу спрацьовування не становить складності. Звукові імпульси з виходу ГТІ повинні мати перепад рівнів 10 дБ.

У зарубіжній літературі зазвичай пропонують проводити вимірювання часу спрацьовування при стрибкоподібному збільшенні рівня сигналу на 6 дБ вище за нормоване значення, але реальні сигнали мають істотно більший перепад рівнів. Застосуванням такої методики найчастіше пояснюється "клацання" імпортних авторегуляторів рівня. Крім того, майже в будь-якому звуковому генераторі можна стрибком змінити рівень на 10 дБ, використовувати такий перепад рівнів зручно для спостереження. Тому у вітчизняній практиці прийнято проводити вимірювання динамічних параметрів авторегуляторів при зміні рівнів на 10 дБ.

На жаль, перемикачі рівня сигналу багатьох генераторів у момент перемикання дають короткочасний викид напруги, і для вимірювання часу спрацьовування використовувати їх не вдається, оскільки авторегулятор "затикається". В цьому випадку ГТІ може виявитися дуже корисним.

Більшості радіоаматорів проводити такі вимірювання доводиться нечасто, і такий прилад доцільно включити до складу вимірювального стенду з більш широкими можливостями. На його передній панелі розміщені комутаційні елементи, дуже зручні для підключення вимірювальних приладів і апаратури, що настроюється. На рис. 1 показано зразкове розташування з'єднувачів (клемм або гнізд) та перемикачів. На схемі стенду (рис. 2) показані ці комутаційні ланцюги.

Схема приладу

Для збільшення натисніть на зображення (відкриється в новому вікні)

Вхідні гнізда Х1 ("ВХ.1") і Х2 ("ВХ.2") призначені для приєднання входів апаратури, що настроюється. Тумблер SA1 і SA2 дозволяють підключити входи до з'єднувачів Х2 і ХЗ або замкнути їх на загальний провід при вимірюваннях рівня інтегральної перешкоди. У порівнянні з кнопками тумблери дають наочніше уявлення про підключення входів. У центральні гнізда Х2 та ХЗ підключають генератор звукової частоти та вольтметр для контролю вхідної напруги. З'єднувачі Х5 і Х8 призначені для підключення виходів апаратури, що настроюється. Один із виходів може бути підключений тумблером SA3 до з'єднувачів Х6 та Х7 для вимірювальних приладів. При налаштуванні звукової апаратури зручно використовувати вимірювач нелінійних спотворень та осцилограф.

Для комутаційних ланцюгів не потрібно жодних джерел живлення, тому з такою комутацією дуже зручно перевіряти різноманітну апаратуру.

Якщо здвоєний тумблер SA4 (рис. 1) стоїть у положенні "ПОСТ", сигнал із постійним рівнем, що подається на Х2, ХЗ, надходить, залежно від положення тумблерів SA1 або SA2, на з'єднувачі Х1, Х4 до входів апаратури. Якщо перевести SA4 у верхнє положення, сигнал з генератора піде на входи 1 і 2 через ланцюги ГТИ. В цьому випадку стенд повинен бути підключений до мережі змінного струму 220 Ст.

Тумблер включення живлення SA5 розташований на задній панелі, а на передню виведені лише світлодіоди HL1, HL2 (індикація "+" та "-"), що сигналізують про наявність двополярної напруги живлення ╠15 Ст.

Для формування тональних імпульсів використається електронний перемикач DA4. На висновках 16 і значення 4 напруги сигналу змінюється від нормованого значення до нуля, а на висновках 6, 9 перепад рівня при налагодженні встановлюють змінним резистором R15. Вибір режиму виконують тумблером SA9.

Тональний сигнал заповнення імпульсів надходить з генератора на електронний перемикач через буферний ОУ DA1.1. Другий ОУ DA1.2 використовується як компаратор, видаючи сигнал синхронізації початку імпульсу при переході сигналу заповнення через "нуль". Імпульси компаратора подаються на тактовий вхід D-тригера DD2. На вхід D (виведення 9) приходить імпульс з одновібратора, зібраного на другому тригері DD2.

Тривалість імпульсу змінюється за допомогою перемикача SA8.2, що змінює опір ланцюга зарядки С15, підключеного до входу R (висновок 4) одновібратора. Для встановлення тривалості імпульсів цілком достатньо простого осцилографа. Одновібратор запускається сигналами, що надходять з генератора прямокутних імпульсів на інверторах DD1.1 DD1.3, або в ручному режимі кнопкою SA6 "ПУСК". Якщо перемикач SA7 переведений у положення "АВТ.", шпаруватість (період) імпульсів встановлюють за допомогою змінного резистора R11 "СКВ.".

Дуже важко спостерігати перехідні процеси на екрані осцилографа за тривалості тонального імпульсу 3 мс і великої шпаруватості. Завдання спрощується для осцилографів, які мають зовнішній запуск при очікуваній розгортці. Для їхньої синхронізації на задній панелі стенду виведено гніздо Х9 "СИНХР.". Запускаючий імпульс подається на електронний ключ з деякою затримкою щодо синхронізації, що визначається вибором параметрів R13, С13.

Високий рівень, при якому електронний перемикач DA4 пропускає тональний сигнал, з'являється з позитивним перепадом від компаратора напруги після появи імпульсу від одновібратора і закінчується після закінчення цього імпульсу (при черговому перепаді сигналу з компаратора). Так досягається збіг початку тонального імпульсу з переходом сигналу заповнення через нуль і задовольняється вимога генерації цілого числа періодів. При положенні перемикача SA8 "U Вих" напруга на вході DA4 рівне нулю і можна виставити вихідну напругу генератора, що відповідає номінальному вхідному рівню. У положенні перемикача SA8 "ТАКТ." мікросхема DA4 управляється напругою, що надходить безпосередньо з тактового генератора. Його частоту перемикання встановлюють змінним резистором R11.

Після електронного перемикача через повторювач DA1.3 і тумблери SA1 і SA2 тональні імпульси надходять на входи апаратури, що настроюється. У пристрої є інвертор DA1.4 і перемикач SA10, який може бути використаний для зміни фази сигналу на одному з входів по відношенню до іншого. Такий інвертор потрібен, наприклад, під час перевірки синфазності сигналів у стереофонічних системах, в АС, але, можливо, замість нього корисніше зібрати на цьому ОУ вбудований генератор тонального сигналу за схемою, наведеною на рис. 3 . У такому генераторі легко отримати Кг менше 0,2% і для багатьох випробувань обійтися без застосування зовнішнього стенду генератора.

Для перевірки вимірювачів рівня необхідно підключити входи двох каналів (для вимірювачів стереосигналу) до відповідних вхідних з'єднувачів. Потім у положенні "U Bix" перемикача SA8 встановити на виході генератора нормоване значення рівня сигналу з F = 5 кГц і проконтролювати показання обох каналів вимірювача. Наприклад, у вимірнику рівня світлодіоди, що відповідають значенню "Про дБ", слід запалювати одночасно, а похибка шкали тут не повинна перевищувати 0,3 дБ. Тумблер SA9 встановлюють у положення "-80 дБ". Потім по черзі переводять перемикач SA8 в положення "10 мс", "5 мс" і "3 мс" і перевіряють відповідність нормам показань ВП. Положення "200 мс" SA8 використовують під час перевірки вимірювачів середніх значень рівня, які, на жаль, переважають у побутовій апаратурі.

Щоб точно проконтролювати величину часу повернення, змінним резистором R11 ("СКВ.") встановлюють частоту сигналів генератора прямокутних імпульсів, при якій відразу після гасіння світлодіода, що відповідає значенню -20 дБ на шкалі ВП, слідував би наступний імпульс. Визначити потім період сигналів з допомогою осцилографа нескладно. Погасання світлодіодів в обох каналах має відбуватися синхронно.

Під час перевірки динамічних параметрів авторегуляторів рівня сигналу використовують положення "-10 дБ" перемикача SA9. Входи та виходи підключають до відповідних з'єднувачів. Виходи каналів контролюють по черзі, хоча при двоканальному осцилографі ніщо не заважає контролювати одночасно обидва виходи. На виході генератора звукової частоти при положенні "U Bix" перемикача SA8 виставляють сигнал з рівнем на 10 дБ вище нормованого значення. Потім переводять SA8 на імпульси будь-якої тривалості, а перемикач SA7 в положення "РУЧН.". Ключ залишається вимкненим і дозволяє проконтролювати напругу на з'єднувачах Х1 та Х2, яка повинна відповідати нормованому значенню. Потім перемикачем SA7 переводять ГТІ в автоматичний режим роботи і, обравши потрібну тривалість імпульсів та шпаруватість, спостерігають перехідні процеси на виході авторегулятора. Якщо осцилограф працює в режимі очікування з запуском від синхронізуючих імпульсів, легко визначити час спрацьовування і наявність перешкод спрацьовування або перерегулювання.

У ГТІ використано чотири мікросхеми, і споживання струму дуже мало. Це дозволяє замість інтегральних стабілізаторів скористатися простими параметричними стабілізаторами напруги на стабілітронах. З іншого боку, встановивши більш потужні інтегральні стабілізатори DA2, DA3 серій дА7815 і дА7915, їх можна використовувати для живлення макетів пристроїв, що настроюються, розмістивши додатковий роз'єм на задній панелі (на схемі не показаний). У мікросхемах передбачено захист від короткого замикання, часто при експериментах.

Передня панель стенду має розміри 195 х 65 мм. Корпус стенду виконують із сталі.

Для підключення апаратури, що перевіряється, зручні гнізда-клеми типу ЗМП. Крім них на панелі стенду можна встановити, залежно від апаратури, що перевіряється, з'єднувачі відповідної конструкції, наприклад, гнізда "тюльпан", "джек", ОНЦ-ВГ або інші.

Подвійний тумблер SA4 ≈ ПТ8-7, П2Т-1-1 або аналогічний. Перемикач SA2 - галетний ПГ2-8-6П2НТК. Кнопка SA6 "ПУСК" може бути будь-якого типу без фіксації, наприклад, КМ1-1.

Мікросхему DA2 К590КН7 можна замінити аналогічною за функціональним призначенням. Як DA1 можна використовувати мікросхему з чотирма ОУ типів LF444, TL084, TL074 або К1401УД4.

Монтаж плати пристрою – друкований або навісний на макетній платі.

Стенд із ГТІ можна використовувати при випробуваннях компандерних систем шумоподавлення, динамічних фільтрів та іншої звукотехнічної апаратури.

ЛІТЕРАТУРА
1. Кузнєцов Еге. Вимірники рівня звукових сигналів. – Радіо, 2001, № 2, с. 16, 17.
2. Мікросхеми для побутової радіоапаратури. Довідник - М: Радіо і зв'язок, 1989.
3. Turuta J. Операційні підсилювачі. Довідник - М: Патріот, 1996.

Радіо 1987 №5

Багатоголосні ЕМІ з одним тональним генератором вже зарекомендували себе як надійні та практичні пристрої. Однак найчастіше їх можливості реалізуються далеко не повністю через особливості використовуваних у них генераторів. Як правило, тональний генератор будують на основі високостабільного кварцового резонатора або RC-ланцюгів. У цьому випадку електронне керування частотою або виключено, або вкрай утруднено.

Наведений нижче пристрій - тональний генератор, керований напругою. Керуючий сигнал знімають з різних формувачів та органів управління ЕМІ. Це можуть бути генератори частотного вібрато, що обгинає (для автоматичної зміни ладу), регулятори гліссандо (ковзання ладу) з ручним або ножним (педальним) керуванням.

До особливостей генератора слід зарахувати високу робочу частоту. Використання цифрової мікросхеми дозволило реалізувати порівняно простий і дешевий ГУН із робочою частотою до 7,5...8 МГц (рис. 1). Для більшості цифрових генераторів тону з рівномірно-темперованою музичною шкалою, які зазвичай складаються з 12 ідентичних лічильників з різними інтервальними коефіцієнтами перерахунку, необхідна тактова (провідна) частота в межах 1...4 МГц. Тому характеристики генератора повинні бути такими, щоб забезпечити необхідну лінійність цих частотних межах.

Принцип роботи генератора заснований на формуванні імпульсів, що регулюються за тривалістю, двома замкнутими в кільце однаковими формувачами, керованими напругою. Таким чином, спад імпульсу на виході одного формувача викликає появу фронту наступного імпульсу на виході іншого і т. д. Роботу пристрою ілюструють часові діаграми, показані на рис. 2. До моменту t 0 керуюча напруга дорівнює нулю. Це означає, що в точках А і Б встановився сигнал з рівнем логічного 0, оскільки вхідний струм елементів DD1.1 і DD1.2 (він не перевищує приблизно 1,6 мА) замикається на загальний провід через резистори R1 і R2 і мале вихідне опір джерела керуючої напруги. На виході інверторів DD1.1 та DD1.2 у цей час діє рівень 1, тому RS-тригер на елементах DD1.3 та DD1.4 встановиться довільно в один із стійких станів. Припустимо для певності, що у прямому (верхньому за схемою) виході встановився сигнал 1, але в інверсному - 0.

При появі в момент t 0 на вході, що управляє деякого позитивного напруги через резистори R1 і R2 потече струм. При цьому в точці А напруга залишиться близьким до нуля, так як струм через резистор R1 протікає на загальний провід через мале опір діода VD1 та вихідного ланцюга елемента DD1.4. У точці Б напруга підвищуватиметься, оскільки діод VD2 закритий високим рівнем з виходу елемента DD1.3. Струм через резистор R2 заряджатиме конденсатор С2 до 1,1... 1,4 В за час, що залежить від його ємності, опору резистора R2 і значення напруги, що управляє. При збільшенні U ynp збільшується швидкість зарядки конденсатора і він заряджається до того ж рівня за менший час.

Як тільки напруга в точці Б досягне порога перемикання елемента DD1.2, на його виході встановиться рівень 0, який перемикає RS-тригер. Тепер на прямому виході буде рівень 0, а на інверсному – 1. Це призведе до швидкої розрядки конденсатора С2 та зменшення напруги, а конденсатор С1 почне заряджатися. В результаті тригер знову перемикається і весь цикл повториться.

Збільшення керуючого напруги (період часу t 1 ... t 2, рис. 2) призводить до збільшення зарядного струму конденсаторів та зменшення періоду коливань. Так відбувається керування частотою коливань генератора. Випливаючий вхідний струм елементів ТТЛ складається з струмом джерела напруги, що управляє, що дозволяє розширити межі керуючого сигналу, так як при великому опорі резисторів R1 і R2 генерація може зберігатися навіть при U ynp =0. Однак цьому струму властива температурна нестабільність, що впливає на стабільність частоти генерації. В якійсь мірі підвищити температурну стабільність генератора можна шляхом використання конденсаторів С1 і С2 з позитивним ТКЕ, що компенсуватиме збільшення некерованого вхідного струму, що витікає елементів DD1.1 і DD1.2 при зміні температури.

Період коливань залежить не тільки від опору резисторів R1 та R2 та ємності конденсаторів С1 та С2, але й від багатьох інших факторів, тому точна оцінка періоду утруднена. Якщо знехтувати тимчасовими затримками сигналів в елементах DD1.1-DD1.4 і прийняти значення їх напруги логічного 0, а також порогової напруги діодів VD1 і VD2 рівними нулю, роботу генератора можна описати виразом: T 0 =2t 0 =2RC*ln( (I е R+U упр)/(I е R+U упр -U сп)), отриманим на основі рішення диференціального рівняння:

dUc/dt = I е /C + (U упр -Uс)/(RC),

де R і С - номінали часозадаючих ланцюгів; Uc - напруга на конденсаторі; Uсп - максимальне (порогове) значення напруги Uc; U ynp - керуюча напруга; I е - середнє значення вхідного струму елемента ТТЛ; t 0 – тривалість імпульсу; Т 0 – період коливань. Розрахунки показують, що перша із зазначених формул дуже точно узгоджується з експериментальними даними при Uynp> = Uсп, при цьому були вибрані середні значення: I е = 1,4 мА; Uсп = 1,2 В. Крім того, на основі аналізу того ж диференціального рівняння можна дійти висновку, що

(I е R+U упр)/(I е R+U упр -Uсп)>0,

тобто, якщо I е R/(I е R-Uсп)>0, то пристрій працездатний при Uynp≥0; цей висновок підтверджує експериментальна перевірка пристрою. Тим не менш, найбільша стабільність і точність роботи ГУН можуть бути досягнуті при Uупр ≥ Uсп = 1,2..1,4 В, тобто в частотних межах 0,7 ... 4 МГц.

Практична схема тонального генератора для поліфонічного ЕМ або ЕМС показана на рис. 3. Межі робочої частоти (при U упр ≥ 0,55...8 В) – 0,3...4,8 МГц. Нелінійність характеристики управління (на частоті не більше 0,3...4 МГц) вбирається у 5 %.

На вхід 1 подають сигнал з генератора огинаючої для автоматичного керування ковзанням частоти звуку. При незначній глибині модуляції (5...30 % тону) досягається імітація відтінків звучання бас-гітари, а також інших щипкових та ударних інструментів, у яких висота інтонування звуків у момент їх вилучення трохи відхиляється від норми (зазвичай стрибком підвищується під час атаки звуку і далі швидко зменшується до нормального значення).

На вхід 2 подають постійну напругу керування з ручного або педального регулятора глісандо. Цей вхід і служить для підстроювання або зміни (транспонування) тональності в межах двох октав, а також для ковзання по висоті акордів або тональних звуків, що імітують, наприклад, тембр кларнету, тромбону або голосу.

На вхід 3 подають від генератора вібрато сигнал синусоїдальної, трикутної або пилкоподібної форми. Змінним резистором R4 регулюють рівень вібрато в межах 0...+-0,5 тони, а також рівень девіації частоти до +-1 октави і більше при замиканні вимикача SA1. При великій частоті модуляції (5...11) Гц) і глибині +-0,5...1,5 октави тональні звуки втрачають свої музичні якості і набувають характеру шумового сигналу, що нагадує глухий рокіт або шелест лопат вентилятора. При малій частоті (0,1...1 Гц) і тій же глибині досягається дуже яскравий і виразний ефект, подібний до «плаваючого» звучання гавайської гітари.

Сигнал із виходу тонального генератора треба подавати на вхід цифрового формувача сигналів рівномірно-темперованого музичного ладу.

На операційному підсилювачі DA1 зібрано активний суматор сигналів керування. Сигнал з виходу суматора надходить на вхід ГУН, виконаний на логічних елементах DD1.1-DD1.4. Крім ГУН пристрій містить зразковий кварцований генератор, зібраний на елементах DD2.1, DD2.2, а також ланцюг з двох октавних дільників частоти на тригерах мікросхеми DD3. тактованих цим генератором. Генератор і тригери формують три зразкові сигнали з частотою 500 кГц, 1 і 2 МГц. Ці три сигнали та сигнал з виходу ГУН надходять на вхід електронних ключів, зібраних на елементах DD4.1-DD4.4 з відкритим колектором.

Ці комутатори, керовані перемикачами SA2-SA5, мають загальне навантаження – резистор R13. Вихідні ланцюги елементів утворюють пристрій із логічною функцією АБО. Коли один із ключів пропускає на вихід свій тактовий сигнал, решта закрита низьким рівнем з перемикачів. Високий рівень для подачі на R-входи D-тригерів DD3.1 та DD3.2 та на контакти перемикачів SA2-SA5 знімають з виходу елемента DD2.4.

Кварцований генератор з дільниками частоти відіграють допоміжну роль і служать в основному для оперативного підстроювання ГУН або "ведуть" інструмент в режимі "Орган", при цьому перемикачі SA3, SA4, SA5 ("4", "8", "16") ) дозволяють зміщувати лад ЕМІ відповідно від найнижчого регістру на одну і дві октави вгору, при цьому, зрозуміло, ніякої підстроювання або зміни висоти звуків бути не може.

До недоліків генератора слід віднести порівняно низьку температурну стабільність, яка в даному випадку не має великого значення і значну нелінійність керуючої характеристики ГУН на краях діапазону, особливо в області нижніх частот робочого діапазону генератора.

На рис. 4 показана експериментально знята залежність частоти генерації від напруги, що управляє: 1 - для генератора за схемою рис. 1, 2 – рис. 3.

Пристрій зібрано на друкованій платі із фольгованого склотекстоліту товщиною 1,5 мм.

Мікросхеми серії К155 можна замінити на аналогічні із серій K130 та К133; К553УД1А - на К553УД1В, К553УД2, К153УД1А, К153УД1В, К153УД2. Замість Д9Б можна використовувати діоди цієї серії з будь-яким буквеним індексом, а також Д2В, Д18, Д311, ГД511А. Конденсатори С4 та С5 краще вибрати з позитивним ТКЕ, наприклад. КТ-П210. КПМ-П120, КПМ-П33, КС-П33, КМ-П33, К10-17-П33, К21У-2-П210, К21У-3-П33. Конденсатори С7, C10, C11 – К50-6.

Особливу увагу слід приділити ретельному екрануванню пристрою. Вихідні провідники потрібно звити у шнур із кроком 10..30 мм.

Правильно змонтований тональний генератор налагодження не потребує і починає працювати відразу після підключення живлення. Керуюча напруга на вході ГУН не повинна перевищувати 8...8,2 В. На стабільність частоти генератора негативно впливають зміни напруги живлення 5 В, тому живити його необхідно від джерела з високим коефіцієнтом стабілізації.

І. БАСКОВ, д. Полоска Калінінської обл.

ЛІТЕРАТУРА

1. В. Беспалов. Дільник частоти для багатоголосного ЕМІ. - Радіо, 1980 № 9.
2. Л. А. Кузнєцов. Основи теорії, конструювання, виробництва та ремонту ЕМІ. - М.: Легка та харчова промисловість. 1981.

Генератори низької частоти (ГНЧ) використовують для отримання періодичних коливань електричного струму в діапазоні частот від часток Гц до десятків кГц. Такі генератори, як правило, являють собою підсилювачі, охоплені позитивним зворотним зв'язком (рис. 11.7,11.8) через фазосдвигающие ланцюжки. Для здійснення цього зв'язку і для збудження генератора необхідні такі умови: сигнал з виходу підсилювача повинен надходити на вхід зі зсувом по фазі 360 градусів (або кратному йому, тобто О, 720, 1080 і т.д. градусів), а сам підсилювач повинен мати деякий запас коефіцієнта посилення KycMIN. Оскільки умова оптимального зсуву фаз для виникнення генерації може виконуватися тільки на одній частоті, саме на цій частоті збуджується підсилювач з позитивним зворотним зв'язком.

Для зсуву сигналу по фазі використовують RC-і LC-ланцюги, крім того, сам підсилювач вносить сигнал фазовий зсув. Для отримання позитивного зворотного зв'язку у генераторах (рис. 11.1, 11.7, 11.9) використаний подвійний Т-подібний RC-міст; у генераторах (рис. 11.2, 11.8, 11.10) - міст Вина; в генераторах (рис. 11.3 - 11.6, 11.11 - 11.15) - фазозсувні RC-це-нирки. У генераторах з RC-ланцюжками кількість ланок може бути досить великою. Насправді для спрощення схеми число вбирається у двох, трьох.

Розрахункові формули та співвідношення для визначення основних характеристик RC-генераторів сигналів синусоїдальної форми наведено в таблиці 11.1. Для простоти розрахунку та спрощення підбору деталей використані елементи з однаковими номіналами. Для обчислення частоти генерації (Гц) у формули підставляють значення опорів, виражені в Омах, ємностей - у Фарадах. Для прикладу, визначимо частоту генерації RC-генератора з використанням триланкового RC-ланцюга позитивного зворотного зв'язку (рис. 11.5). При R=8,2 ком; С=5100 пФ (5,1х1СГ9 Ф) робоча частота генератора дорівнюватиме 9326 Гц.

Таблиця 11.1

Для того, щоб співвідношення резистивно-ємнісних елементів генераторів відповідало розрахунковим значенням, вкрай бажано, щоб вхідні та вихідні ланцюги підсилювача, охопленого петлею позитивного зворотного зв'язку, не шунтували ці елементи, не впливали на їхню величину. У зв'язку з цим для побудови генераторних схем доцільно використовувати каскади посилення, що мають високий вхідний і низький вихідний опір.

На рис. 11.7, 11.9 наведені «теоретична» та нескладна практична схеми генераторів з використанням подвійного Т-мосту в ланцюзі позитивного зворотного зв'язку.

Генератори з мостом Вина показано на рис. 11.8, 11.10 [Р 1/88-34]. Як УНЧ використаний двокаскадний підсилювач. Амплітуду вихідного сигналу можна регулювати потенціометром R6. Якщо потрібно створити генератор з мостом Вина, який перебудовується за частотою, послідовно з резисторами R1, R2 (рис. 11.2, 11.8) включають здвоєний потенціометр. Частотою такого генератора можна керувати, замінивши конденсатори С1 і С2 (рис. 11.2, 11.8) на здвоєний конденсатор змінної ємності. Оскільки максимальна ємність такого конденсатора рідко перевищує 500 пФ, вдається перебудовувати частоту генерації в області досить високих частот (десятки, сотні кГц). Стабільність частоти генерації у цьому діапазоні невисока.

На практиці для зміни частоти генерації подібних пристроїв часто використовують набори конденсаторів або резисторів, що перемикаються, а у вхідних ланцюгах застосовують польові транзистори. У всіх схемах відсутні елементи стабілізації вихідної напруги (для спрощення), хоча для генераторів, що працюють на одній частоті або у вузькому діапазоні її перебудови, їх використання не обов'язково.

Схеми генераторів синусоїдальних сигналів з використанням триланкових фазозсувних RC-ланцюжків (рис. 11.3)

показано на рис. 11.11, 11.12. Генератор (рис. 11.11) працює на частоті 400 Гц [Р 4/80-43]. Кожен з елементів триланкового фазозсувного RC-ланцюжка вносить фазовий зсув на 60 градусів, при чотириланковій - 45 градусів. Однокаскадний підсилювач (рис. 11.12), виконаний за схемою із загальним емітером, вносить необхідний виникнення генерації фазовий зсув на 180 градусів. Зауважимо, що генератор за схемою на рис. 11.12 працездатний при використанні транзистора з високим коефіцієнтом передачі струму (зазвичай понад 45...60). При значному зниженні напруги живлення та неоптимальному виборі елементів для завдання режиму транзистора постійного струму генерація зірветься.

Звукові генератори (рис. 11.13 - 11.15) близькі по побудові до генераторів з фазозсувними RC-ланцюжками [Рл 10/96-27]. Однак за рахунок використання індуктивності (телефонний капсуль ТК-67 або ТМ-2В) замість одного з резистивних елементів фазозсувного ланцюжка, вони працюють з меншим числом елементів і в більшому діапазоні зміни напруги живлення.

Так, звуковий генератор (рис. 11.13) працездатний при зміні напруги живлення в межах 1...15 (споживаний струм 2...60 мА). У цьому частота генерації змінюється від 1 кГц (ипит=1,5 У) до 1,3 кГц при 15 У.

Звуковий індикатор із зовнішнім керуванням (рис. 11.14) також працює при 1) піт = 1 ... 15 В; включення/вимикання генератора проводиться подачею з його вхід логічних рівнів одиниці/нуля, які також мають бути не більше 1...15 У.

Звуковий генератор може бути виконаний за іншою схемою (рис. 11.15). Частота його генерації змінюється від 740 Гц (струм споживання 1,2 мА, напруга живлення 1,5 В) до 3,3 кГц (6,2 мА та 15 В). Більш стабільна частота генерації при зміні напруги живлення в межах 3...11 — вона становить 1,7 кГц± 1%. Фактично цей генератор виконаний вже не на RC-, а на LC-елементах, причому, як індуктивність використовується обмотка телефонного капсуля.

Низькочастотний генератор синусоїдальних коливань (рис. 11.16) зібраний за характерною для LC-генераторів схемою «ємнісної триточки». Відмінність полягає в тому, що як індуктивність використана котушка телефонного капсуля, а резонансна частота знаходиться в діапазоні звукових коливань за рахунок підбору ємнісних елементів схеми.

Інший низькочастотний LC-генератор, виконаний за каскодною схемою, показано на рис. 11.17 [Р 1/88-51]. Як індуктивність можна скористатися універсальною або пральною головками від магнітофонів, обмотками дроселів або трансформаторів.

RC-генератор (рис. 11.18) реалізовано на польових транзисторах [Рл 10/96-27]. Подібна схема зазвичай використовується при побудові високостабільних LC-генераторів. Генерація виникає вже при напрузі живлення, що перевищує 1 В. При зміні напруги з 2 до 10 6 частота генерації знижується з 1,1 кГц до 660 Гц, а струм, що споживається, збільшується, відповідно, з 4 до 11 мА. Імпульси частотою від одиниць Гц до 70 кГц і вище можуть бути отримані зміною ємності конденсатора С1 (150 пФ до 10 мкФ) і опору резистора R2.

Представлені вище звукові генератори можуть бути використані як економічні індикатори стану (включено/вимкнено) вузлів та блоків радіоелектронної апаратури, зокрема, світловипромінювальних діодів, для заміни або дублювання світлової індикації, для аварійної та тривожної індикації тощо.

Література: Шустов М.А. Практична схемотехніка (Книга 1), 2003 рік