Funktionsgenerator mit großem Funktionsumfang. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Nach der Entscheidung, einen Messgenerator für ein Heimlabor zu bauen, entscheiden sich Funkamateure in letzter Zeit zunehmend für ein geschlossenes Entspannungssystem, bestehend aus einem Integrator und einem Komparator. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass solche Generatoren in der Regel einfacher herzustellen sind als Sinussignalgeneratoren und ihre Möglichkeiten viel größer sind. Bei Verwendung von Operationsverstärkern weit verbreiteter Serien (K140, K153, K553 usw.) ist es jedoch nicht möglich, eine hohe Anstiegsgeschwindigkeit der Integratorausgangsspannung und eine kurze „Reaktionszeit“ des Komparators zu erhalten, daher die obere Die Grenzfrequenz der meisten in der Amateurfunkliteratur beschriebenen Generatoren überschreitet nicht 10 ... 20 kHz.

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In dem Gerät, auf das Funkamateure aufmerksam gemacht werden, wird der K574UD1B OU als Integrator verwendet (die Anstiegsrate der Ausgangsspannung beträgt 50 V / μs, die Verstärkungsfrequenz eins beträgt 10 MHz), und der Komparator besteht aus den Elementen des Mikroschaltung K155LA3 (Verzögerungszeit - nicht mehr als 30 ... 40 ns) . Dadurch konnte der Bereich der erzeugten Frequenzen auf bis zu 1 MHz erweitert werden. Der Generator erzeugt Rechteck-, Dreieck- und Sinusspannungen sowie Rechteckimpulse mit TTL-Pegeln und einstellbarer Dauer von 0,5 µs bis 1200 ms. Die Ausgangsspannung kann im Bereich von 0...1 V verändert werden. Der Oberschwingungskoeffizient des Sinussignals beträgt maximal 1,5 %. Die Ausgangsimpedanz des Generators beträgt etwa 100 Ohm.

Neben dem bereits genannten Integrator (Operationsverstärker DA1) und Komparator (DD1) umfasst der Generator einen Emitterfolger (VT1), einen Sinusspannungsgenerator (VT2), einen Skalenverstärker (Operationsverstärker DA2, VT7) und eine Pufferstufe (VT4, DD2.1). RS-Flip-Flop (DD2.2, DD2.3). zwei Einzelvibratoren (DD3.1, DD3.2) und drei Transistorspannungsregler (VT3, VT5, VT6). Das Gerät wird von einer bipolar stabilisierten Spannungsquelle ± 12 V gespeist. Der von einer positiven Spannungsquelle verbrauchte Strom beträgt nicht mehr als 180 mA, negativ - 80 mA.

Rechteckimpulse vom Ausgang des Komparators (Pin 6 des Elements DD1.2) werden dem invertierenden Eingang des Integrators am Operationsverstärker DA1 zugeführt. Am Ausgang des letzteren wird eine dreieckförmige Spannung erzeugt, die den Komparator über den Emitterfolger am Transistor VT1 steuert. Mit dem Schalter SA1 wird die Schwingungsfrequenz grob verändert, mit einem variablen Widerstand R1 – stufenlos. Der Trimmerwiderstand R16 dient der Einstellung der Amplitude und R17 – der Konstantkomponente der Dreiecksspannung. Die erforderliche Funktionsweise des Komparators wird sichergestellt, indem an Pin 7 (gemeinsam) der DD1-Mikroschaltung eine Spannung von -2 V vom Ausgang des Stabilisators am VT3-Transistor und an Pin 14 eine Spannung von +3,2 V angelegt wird vom Ausgang des Stabilisators am VT5-Transistor.

Dreieckförmige Schwingungen vom Emitter des Transistors VT1 gelangen in eine Kaskade, die auf einem Feldeffekttransistor VT2 aufgebaut ist, wo daraus eine sinusförmige Spannung gebildet wird. Von der Source des Transistors wird ein sinusförmiges Signal dem Schalterabschnitt SA2.2 zugeführt. Hier werden über die Widerstände R18 und R22 dreieckige und rechteckige Spannungen zugeführt, die jeweils vom Emitter des Transistors VT1 und dem Ausgang des Komparatorelements DD1.2 entnommen werden. Das vom SA2-Schalter ausgewählte Signal (seine Amplitude wird durch einen variablen Widerstand R27 reguliert) wird durch einen Skalenverstärker verstärkt, der auf dem DA2-Operationsverstärker und dem VT7-Transistor aufgebaut ist, und gelangt zum Stufendämpfer – Spannungsteiler R24-R26 und von dort es über den Schalterabschnitt SA3.2 und den Widerstand R32 - zur Ausgangsbuchse XS1.

Rechteckimpulse mit TTL-Pegel werden vom Ausgang der Pufferstufe, montiert auf dem VT3.2-Transistor und dem DD4-Element, dem SA2.1-Schalterabschnitt zugeführt. Sie betreiben auch den Einzelvibrator DD3.1, der in der zweiten und dritten (oberen) Position des Schalters an den Ausgang des Geräts angeschlossen ist. Die Dauer der Impulse wird durch Umschalten der Kondensatoren C9–C12 und Ändern des Widerstandswerts des variablen Widerstands R3 der Zeitschaltung gesteuert.

Der zweite Einzelvibrator der DD3-Mikroschaltung wird zum Formen einzelner Impulse verwendet (er ist in der vierten und fünften Position des SA3-Schalters mit dem Ausgang des Geräts verbunden). Beim Drücken der SB1-Taste ändert der RS-Trigger an den Elementen DD2.2, DD2.3 seinen Zustand und startet bei positivem Abfall der Ausgangsspannung den Einzelvibrator DD3.2. Wie im vorherigen Fall wird die erforderliche Impulsdauer durch den Schalter SA2.1 und den Widerstand R3 eingestellt.

Das Gerät bietet die Möglichkeit, Spannungsabfälle an den Ausgängen des RS-Triggers als Ausgangssignal zu nutzen, wenn die SB1-Taste gedrückt wird (sechste und siebte Position des SA3-Schalters).

Das Einrichten des Generators beginnt mit dem Abgleich des Skalenverstärkers (DA2, VT7). Dazu werden die Schalter SA1-SA3 jeweils auf die Stellungen „0,1 ... 1 kHz“, „30 ... 1200 ms“ und „1:1“ gestellt, die Spannung eingeschaltet und der Trimmwiderstand R31 erreicht Null Spannung an der Ausgangsbuchse XS1. Dann wird mit einem Trimmerwiderstand R19 eine Spannung von -7 V an Pin 1 der DD2-Mikroschaltung eingestellt. Und mit einem Trimmerwiderstand R33 wird eine Spannung von +3,2 V an seinem Pin 14 eingestellt. Danach ist ein Oszilloskop An den Ausgang des Geräts angeschlossen, wird der Schalter SA2 in die obere (gemäß Schema) Position geschaltet und die gleichen Abstimmwiderstände R19, R33 sorgen dafür, dass die Rechteckimpulse auf dem Oszilloskopbildschirm symmetrisch werden (bezogen auf Pegel 0).

Als nächstes wird der SA2-Schalter auf die zweite (obere) Position gestellt und durch Bewegen des Schiebereglers des Widerstands R1 in die untere (gemäß Diagramm) Position wird das Dreiecksignal mit einem Abstimmwiderstand R6 abgeglichen. Die Symmetrie des letzteren sollte nicht verletzt werden, wenn der Schieber des Widerstands R1 in eine andere Extremposition bewegt wird. Das Fehlen einer konstanten Komponente dieses Signals wird durch einen Abstimmwiderstand R17 erreicht.

Die nichtlineare Verzerrung der Sinusspannung wird durch den Trimmerwiderstand R16 minimiert, indem der Schalter SA2 auf die dritte Position gestellt wird.

Danach wird der Motor des variablen Widerstands R27 in die obere (gemäß Schema) Position gebracht und der Widerstand R29 ausgewählt, bis am Ausgang des Geräts eine Spannung von 1 V anliegt. Durch Auswahl der Widerstände R22 und R18 werden die gleichen Spannungen in rechteckiger und dreieckiger Form erreicht.

Abschließend wird der Kondensator C8 ausgewählt, bis die obere Grenzfrequenz der erzeugten Schwingungen 1 MHz beträgt.

Es ist zu beachten, dass die maximale Frequenz des Generators auf Wunsch auf 2 ... 2,5 MHz erhöht werden kann. Dazu sollte der Kondensator C8 ausgeschlossen und der Widerstandswert des Widerstands R16 auf 6,8 ... 10 kOhm erhöht werden. In diesem Fall treten zwar Schwierigkeiten beim Erhalten eines Sinussignals auf, da mit zunehmendem Widerstand des angegebenen Widerstands die Amplitude der Dreiecksspannung abnimmt. Der Ausweg ist die Einführung eines Verstärkers mit linearer (im Frequenzband von 0 ... 3 MHz) AFC zwischen dem Integrator und dem Former der Sinusspannung.

A. Ishutinov

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