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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher AF-Generator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Die wichtigsten technischen Merkmale sind wie folgt: Frequenzbereich, kHz ..... 0,01 ...100
0,01-0,1;
Ungleichmäßigkeit des Frequenzgangs, dB, nicht mehr ..... ±0,5
Eines der notwendigsten Geräte im Labor eines Funkamateurs kann zu Recht als NF-Sinusschwingungsgenerator eingestuft werden. Am häufigsten werden in der Amateurfunkliteratur Generatoren mit einer sogenannten Wien-Brücke im positiven Rückkopplungskreis beschrieben, die normalerweise durch einen doppelten variablen Widerstand abstimmbar ist. Leider ist es trotz der scheinbaren Einfachheit solcher Generatoren alles andere als einfach, sie unter Amateurbedingungen zu reproduzieren, insbesondere wenn wir die erhöhten Anforderungen an nichtlineare Verzerrungen des Messsignals berücksichtigen. Um Verzerrungen zu reduzieren und die Identität des Widerstands des Frequenzabstimmelements über den gesamten Bereich aufrechtzuerhalten, ist die Verwendung sehr präziser dualer variabler Widerstände erforderlich, die für die meisten Funkamateure praktisch unzugänglich sind. Versuche, die Signalqualität durch Einführung verschiedener Stabilisierungsschaltungen (nichtlineare Teiler, AGC) zu verbessern, führen in der Regel zu einer Verbesserung einiger Parameter auf Kosten anderer. Der den Lesern vorgestellte Messgenerator [1] ist mit einem variablen Widerstand abstimmbar, weist recht gute technische Eigenschaften auf und ist einfach einzurichten.
Ein vereinfachtes Schaltbild des Generators ist in Abb. dargestellt. 1. Auf dem Operationsverstärker DA1 und den Elementen R1 - R3, C1 ist ein in der Literatur beschriebener, weit verbreiteter einstellbarer Phasenschieber montiert, der eine Signalphasenverschiebung einführt, die durch das Verhältnis der Kapazität des Kondensators C1 und des Widerstands bestimmt wird des Widerstands R1. Vom Ausgang des Phasenschiebers gelangt das Signal zur Amplitudenstabilisierungsschaltung EL1R4, die den Einfluss destabilisierender Faktoren wie Temperatur und nicht idealer Operationsverstärkerparameter kompensiert. Ein gewöhnlicher invertierender Verstärker besteht aus dem Operationsverstärker DA2 und den Widerständen R5–R7. Die dadurch eingeführte Phasenverschiebung ist konstant und beträgt 180°. Mit dem Trimmerwiderstand R6 wird der erforderliche Ausgangssignalpegel eingestellt. Der Kondensator C2 bildet mit dem Eingangswiderstand der Kaskade am Operationsverstärker DA1 eine Schaltung, die zusätzlich die Phase des Signals um einen Winkel verschiebt, der zusammen mit der durch diese Kaskade eingeführten Phasenverschiebung 180° beträgt. Damit ist eine der Bedingungen für das Auftreten der Erzeugung erfüllt – das Phasengleichgewicht. Der komplette Schaltplan des Generators ist in Abb. 2 dargestellt
Der einstellbare Phasenschieber ist auf dem Operationsverstärker DA1 montiert. Das Signal von seinem Ausgang geht an den Emitterfolger, der am Transistor VT1 erfolgt. Diese Kaskade schafft die Voraussetzungen für den Normalbetrieb des Generators bei niedrigem Lastwiderstand und einer Amplitudenstabilisierungsschaltung bestehend aus Glühlampen EL1-EL3 und Trimmwiderstand R13, die zur Regelung der Signalspannung am Generatorausgang dient. Mit dem Schalter SA1 wird der Generator von einem Teilband auf ein anderes umgeschaltet und mit dem variablen Widerstand R3 wird die gewünschte Signalfrequenz eingestellt. Vom Motor des Widerstands R13 wird das Signal einem invertierenden Verstärker (Operationsverstärker DA2) zugeführt, dessen Übertragungskoeffizient durch das Verhältnis der Widerstände der Widerstände R16 und R14 bestimmt wird. Die parallel dazu geschaltete R15C10-Schaltung kompensiert den Einfluss parasitärer Phasenverschiebungen im Operationsverstärker und ermöglicht so, dass Art und Ausmaß der Frequenzänderung als Funktion des Widerstandswerts des Widerstands R3 im Bereich höherer Frequenzen erhalten bleiben des Betriebsbereichs. (Übrigens machte es die Einführung dieser Schaltung unmöglich, den Widerstandswert des Widerstands in der OOS-Schaltung des Operationsverstärkers DA2 zu ändern, sodass der Ausgangssignal-Spannungsregler in die Amplitudenstabilisierungsschaltung einbezogen werden musste.) Der Kondensator C13 kompensiert den leichten Anstieg des Frequenzgangs in den höheren Frequenzen, der durch die Einführung der R15C10-Schaltung verursacht wird, und reduziert die nichtlineare Signalverzerrung bei diesen Frequenzen. Die Ausgangsspannung des Generators wird durch den Schalter SA2 eingestellt, der die Last mit dem einen oder anderen Teil des Teilers R7-R11 verbindet. Bei Bedarf kann die Anzahl der Ausgangsspannungswerte beliebig gewählt werden, indem die entsprechende Anzahl von Widerständen in den Emitterkreis des Transistors VT1 eingefügt wird. Der Gesamtwiderstand dieser Widerstände sollte 150 Ohm nicht überschreiten. Details und Design Die Verwendung verschiedener Arten von Operationsverstärkern in einem Phasenschieber und einem invertierenden Verstärker ist auf die Notwendigkeit zurückzuführen, einen ausreichend breiten Betriebsfrequenzbereich mit guter Generatorstabilität zu erreichen. Bei Verwendung von zwei Operationsverstärkern der Serie K574UD1 neigt der Generator bei höheren Frequenzen zu parasitärer Selbsterregung, und bei Verwendung von Operationsverstärkern der Serie K140UD8 in beiden Stufen kann die obere Grenzfrequenz des Arbeitsbereichs nicht überschritten werden 20 kHz. Der KT807B-Transistor kann durch jeden der Serien KT815 und KT817 ersetzt werden. In jedem Fall muss der Emittertransistor auf einem Kühlkörper mit einer Kühlfläche von mindestens 50 cm montiert werden2. Als Frequenzabstimmelement (R3) empfiehlt sich die Verwendung eines variablen Widerstands der Marke SP4-2Ma oder SP3-23a. Um die Nichtlinearität der Skala zu verringern, muss dieser Widerstand der Gruppe B angehören. Sie können auch einen Widerstand der Gruppe B verwenden, indem Sie ihn entsprechend einschalten. Allerdings erhöht sich in diesem Fall die Frequenz, wenn der Motor gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird (dies gilt für). der Widerstand SP4-2Ma). Trimmerwiderstand R13-SP4-1, SPZ-16a, SP5-16V. Schalter SA1, SA2 - beliebige Kekse oder Druckknöpfe (z. B. P2K mit abhängiger Fixierung). Es empfiehlt sich, die Kondensatoren C1 – C8 des Frequenzeinstellkreises mit der kleinstmöglichen (zumindest genormten) TKE zu nehmen und paarweise (C1 und C2, C3 und C4 usw.) mit einem Fehler von nicht mehr als + auszuwählen 2 %. Dadurch wird die erforderliche Konstanz der Amplitude der erzeugten Schwingungen beim Übergang von einem Teilbereich zum anderen gewährleistet. Für die Stromversorgung des Generators ist jede stabilisierte Quelle mit Ausgangsspannungen von 4-15 und -15 V bei einem Strom von mindestens 200 mA und einer Welligkeitsspannung von nicht mehr als 25 mV geeignet (diese Anforderungen werden beispielsweise vollständig erfüllt). Gerät beschrieben in [2]). Aufbau eines Generators Stellen Sie zunächst die Ausgangsspannung mithilfe des Trimmwiderstands R13 auf 4 V ein (Schalter SA1 befindet sich in der Position „I“, SA2 befindet sich in der Position „4 V“). Durch Einstellen des Schiebereglers des variablen Widerstands R3 auf die obere (gemäß Diagramm) Position (entspricht der unteren Grenzfrequenz des Teilbereichs) und durch Auswahl des Widerstands R1 wird dann die Erzeugungsfrequenz gleich 10 erreicht Hz, danach wird die Ausgangsspannung gemessen und ggf. auf das 4-V-fache eingestellt (mit dem gleichen Widerstand R13). Als nächstes wird der variable Widerstand R3 in die untere (gemäß Diagramm) Position gebracht und durch Auswahl des Widerstands R2 wird eine Schwingfrequenz von 100 Hz erreicht. Danach wird der Schalter SA1 auf Position „IV“ gestellt und der Widerstand R15 so gewählt, dass die Frequenz des Ausgangssignals 100 kHz beträgt. Der Kondensator C13 wird ausgewählt, um sicherzustellen, dass die Ungleichmäßigkeit des Frequenzgangs des Generators bei höheren Frequenzen des Betriebsbereichs +0,5 dB nicht überschreitet. Literatur
Autor: E. Newstruev; Veröffentlichung: cxem.net
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