Основные технические характеристики следующие:
Диапазон частот, кГц ….. 0,01 …100 (поддиапазоны: 0,01…0,1; 0.1…1; 1…10 и 10…100)
Коэффициент гармоник, %, в поддиапазоне, кГц:
0,01- 0,1;
0,15 — 0,3;
0,1…1 — 0,04…0,05;
1…10 — 0,04…0,1;
10…100 — 0,06…0,4
Неравномерность АЧХ, дБ, не более ….. ±0,5
Выходное напряжение, В . . .1,2,3,4
Выходное сопротивление, Ом 600
К числу наиболее необходимых в лаборатории радиолюбителя приборов по праву можно отнести генератор синусоидальных колебаний ЗЧ. Наиболее часто в радиолюбительской литературе описываются генераторы с так называемым мостом Вина в цепи положительной обратной связи, перестраиваемым обычно сдвоенным переменным резистором. К сожалению, несмотря на кажущуюся простоту таких генераторов, повторить их в любительских условиях далеко непросто, особенно, если учесть возросшие требования к нелинейным искажениям измерительного сигнала. Необходимое для снижения искажений сохранение идентичности сопротивлений органа перестройки частоты во всем диапазоне требует применения весьма точных сдвоенных переменных резисторов, а они большинству радиолюбителей практически недоступны. Попытки повышения качества сигнала введением различных стабилизирующих цепей (нелинейных делителей, АРУ), как правило, приводят к улучшению одних параметров за счет ухудшения других.
Предлагаемый вниманию читателей измерительный генератор [1] перестраивается одним переменным резистором, обладает достаточно хорошими техническими характеристиками и прост в налаживании.
Упрощенная принципиальная схема генератора изображена на рис. 1. На ОУ DA1 и элементах R1 — R3, С1 собран широко применяемый и описанный в литературе регулируемый фазовращатель, вносящий сдвиг фазы сигнала, который определяется отношением емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1. С выхода фазовращателя сигнал поступает на цепь стабилизации амплитуды EL1R4, компенсирующую влияние таких дестабилизирующих факторов, как температура и неидеальность параметров ОУ.
На ОУ DA2 и резисторах R5 — R7 выполнен обычный инвертирующий усилитель. Вносимый им сдвиг фазы постоянен и равен 180° . Подстроечный резистор R6 служит для установки требуемого уровня выходного сигнала.
Конденсатор С2 с входным сопротивлением каскада на ОУ DA1 образует цепь, дополнительно сдвигающую фазу сигнала на угол, который в сумме со сдвигом фазы, вносимым этим каскадом, составляет 180°.
Таким образом выполняется одно из условий возникновения генерации — баланс фаз.
Полная принципиальная схема генератора показана на рис.2
Регулируемый фазовращатель собран на ОУ DA1. Сигнал с его выхода поступает на эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе VT1. Этот каскад создает условия для нормальной работы генератора на низкое сопротивление нагрузки и цепи стабилизации амплитуды, состоящей из ламп накаливания EL1—EL3 и подстроечного резистора R13, с помощью которого регулируют напряжение сигнала на выходе генератора. С одного поддиапазона на другой генератор переключают переключателем SA1, требуемую частоту сигнала устанавливают переменным резистором R3.
С движка резистора R13 сигнал подается на инвертирующий усилитель (ОУ DA2), коэффициент передачи которого определяется отношением сопротивлений резисторов R16 и R14. Подключенная параллельно последнему цепь R15C10 компенсирует влияние паразитных фазовых сдвигов в ОУ, позволяя сохранить характер и масштаб изменения частоты как функции сопротивления резистора R3 в области высших частот рабочего диапазона. (Кстати, введение этой цепи сделало невозможным изменение сопротивления резистора в цепи ООС, охватывающей ОУ DA2, поэтому регулятор напряжения выходного сигнала пришлось включить в цепь стабилизации амплитуды).
Конденсатор С13 компенсирует небольшой подъем АЧХ в области высших частот, вызванный введением цепи R15C10, и уменьшает нелинейные искажения сигнала на этих частотах.
Выходное напряжение генератора устанавливают переключателем SA2, подключая нагрузку к той или иной части делителя R7—R11. При необходимости число значений выходного напряжения можно выбрать любым другим, включив соответствующее число резисторов в цепь эмиттера транзистора VT1. Суммарное сопротивление этих резисторов не должно превышать 150 Ом.
Детали и конструкция. Применение в фазовращателе и инвертирующем усилителе ОУ разных типов обусловлено необходимостью получения достаточно широкого рабочего диапазона частот при хорошей устойчивости генератора. При использовании 2-х ОУ серии К574УД1 генератор оказывается склонным к паразитному самовозбуждению на высших частотах, а при использовании в обоих каскадах ОУ серии К140УД8 верхнюю граничную частоту рабочего диапазона не удается поднять выше 20 кГц.
Транзистор КТ807Б можно заменить любым из серий КТ815, KT817. В любом случае транзистор эмиттерного повторителя необходимо закрепить на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности не менее 50 см2.
В качестве органа перестройки частоты (R3) желательно использовать переменный резистор марки СП4-2Ма или СП3-23а. Для уменьшения нелинейности шкалы этот резистор должен быть группы Б. Можно применить и резистор группы В, включив его соответствующим образом, однако частота в этом случае будет возрастать при повороте движка против часовой стрелки (это относится к резистору СП4-2Ма). Подстроечный резистор Р13—СП4-1, СПЗ-16а, СП5-16В.
Переключатели SA1, SA2— любые галетные или кнопочные (например, П2К с зависимой фиксацией).
Конденсаторы С1 — С8 частотозадающей цепи желательно взять с возможно меньшим (во всяком случае — нормированным) ТКЕ и подобрать попарно (С1 и С2, СЗ и С4 и т. д.) с погрешностью не более +2 %. Это обеспечит требуемое постоянство амплитуды генерируемых колебаний при переходе с одного поддиапазона на другой.
Для питания генератора подойдет любой стабилизированный источник с выходными напряжениями 4-15 и —15 В при токе не менее 200 мА и напряжении пульсации не более 25 мВ (этим требованиям в полной мере отвечает, например, устройство, описанное в [2]).
Налаживание генератора начинают с установки подстроечным резистором R13 выходного напряжения 4В (переключатель SA1 —в положении “I”, SA2 — в положении “4 В”). Затем, установив движок переменного резистора R3 в верхнее (по схеме) положение (оно соответствует нижней граничной частоте поддиапазона), подбором резистора R1 добиваются частоты генерации, равной 10 Гц, после чего измеряют выходное напряжение и, если необходимо, устанавливают его равным 4 В ещё раз (тем же резистором R13).
Далее переменный резистор R3 переводят в нижнее (по схеме) положение и подбором резистора R2 добиваются частоты колебаний 100 Гц. После этого переключатель SA1 устанавливают в положение “IV” и подбирают резистор R15 такого сопротивления, при котором частота выходного сигнала равна 100 кГц.
Конденсатор С13 подбирают, стремясь к тому, чтобы неравномерность АЧХ генератора на высших частотах рабочего диапазона не превышала +0,5 дБ.
Литература:
1. Авторское свидетельство СССР, № 1327263 (Бюллетень “Открытия, изобретения…”, 1987, № 28).
2. Шитяков А., Морозов М., Кузнецов Ю. Стабилизатор напряжения на ОУ.—Радио, 1986, № 9, с. 48.
Радио 5, 1989
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1
МикросхемаК574УД1А1
DA2
МикросхемаКР140УД8Б1
VT1
Биполярный транзисторКТ807Б1
С1, С2
Конденсатор1 мкФ2
С3, С4, С11, С12
Конденсатор0.1 мкФ4
С5, С6
Конденсатор0.01 мкФ2
С7, С8, С13
Конденсатор1000 пФ3
С9
Электролитический конденсатор470 мкФ 25 В1
С10
Конденсатор22 пФ1
R1
Резистор6.8 кОм1
R2
Резистор220 Ом1
R3
Переменный резистор22 кОм1
СП4-2Ма или СП3-23аR4
Резистор22 кОм1
R5
Резистор4.7 кОм1
R6
Резистор68 Ом1
R7
Резистор10 Ом1
0.5 ВтR8-R11
Резистор33 Ом4
1 ВтR12
Резистор620 Ом1
0.5 ВтR13
Подстроечный резистор330 Ом1
R14
Резистор2.7 кОм1
R15
Резистор1.6 кОм1
R16
Резистор5.1 кОм1
SA1
Сдвоенный галетный переключатель4 положения1
Или П2КSA2
Галетный переключатель4 положения1
Или П2КEL1-EL3
ЛампочкаСМН9-60-23
Добавить все