ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

May 7, 2010 by admin Комментировать »

Э. Медякова, С. Дюдин

Не только в заводской, но и в радиолюбительской прак­тике сейчас ощущается большая потребность в малогаба­ритном измерительном генераторе прямоугольных импуль­сов частотой от 2 Гц до 10 МГц, который обеспечивал бы настройку цифровых устройств, построенных на интеграль­ных микросхемах серии ТТЛ. Авторами разработан и изго­товлен двухканальный генератор с плавным перекрытием указанного частотного диапазона и с возможностью изме­нения длительности импульсов в пределах от 250 мс до 50 не. Чтобы расширить область применения генератора, — в него введено устройство формирования задержки выход­ных импульсов одного канала относительно выходных им­пульсов второго и относительно синхроимпульсов.

Описываемый генератор имеет следующие технические характерис­тики: диапазон частот 2 Гц… 10 МГц; длительность выходных импуль­сов 250 МС…50 не; длительность фронта и спада менее 20 не; амплитуда выходного напряжения 0…6 В; выходное сопротивление канала 200 Ом.

Структурная схема генератора приведена на рис. 1. Задающий генератор ЗГ определяет частоту следования импульсов. Укорачивающая цепь УЦ1 формирует синхро­импульсы длительностью 50…60 не, поступающие на соот­ветствующий выход прибора, и импульсы для запуска фор­мирующих устройств ФУ1 и ФУ2, определяющих длитель­ность генерируемых импульсов обоих каналов. Усилители У1 и У2 обеспечивают необходимые выходные напряжения и сопротивления каналов. В положении контактов пере­ключателя S, показанном на схеме, включается канал за­держки, содержащий формирующее устройство задержки ФУЗ и укорачивающую цепь УЦ2. В другом положении переключателя канал задержки отключается.

В устройстве предусмотрены индикаторы перегрузки каналов ИП1 и ИП2 по длительности — на случай, если длительность импульса окажется больше половины пе­риода.

clip_image002

Рис. 1. Структурная схема генератора

Принципиальная схема прибора показана на рис. 2. Задающий генератор выполнен по схеме автоколебательно­го мультивибратора с одним времязадающим конденсато­ром С1 (или С2) на трех инверторах D1.1, D1.2 и D1.3, замкнутых r колыю. Роль резистора времязадающей цепи мультивибратора выполняет оптрон U1. Будучи включен­ным в цепь затвора полевого транзистора VI, он обеспечи­вает нужный коэффициент перекрытия по частоте. Когда переменным резистором R1 регулируют ток, протекающий через лампочку накаливания оптрона, его фотосопротивле­ние изменяется от 2-102…3-102 до 1,5-109…2-109 Ом.

Частота импульсов задающего генератора определяется сопротивлением оптрона и емкостью включенного конден­сатора С1 (или С2). Для повышения точности установки частоты до 1 МГц включается конденсатор С1, выше этой частоты — конденсатор С2. Плавно частоту генератора ре­гулируют переменным резистором RL

Истоковый повторитель на полевом транзисторе VI яв­ляется буферным каскадом, элемент D1.2 — пороговым, а D1.3 — инвертором, с выхода которого перепад напряже­ния подается на вход элемента DLL Сигнал на выходе этого элемента заряжает времязадающий конденсатор С1 (или С2) через фотосопротивление оптрона U1.

На выходе задающего генератора включена укорачи­вающая цепь, построенная на трех элементах И-НЕ D3.1, D3.2 и D3.3. Она вырабатывает короткие однополярные импульсы длительностью 50…60 не (время задержки эле­ментов).

Работает укорачивающая цепь следующим образом. Пусть в исходном режиме на входы элементов D3.2 и D3.3. подается уровень логического 0. При этом на выходе элемента D3.2 устанавливается уровень логической 1, на выходе элемента D3.3 — логическая 1, на выходе D3.1 — логический 0. С приходом положительного перепада укораивающего импульса (перепад из логического 0 в 1) щ выходе элемента D3.3 происходит переключение логической I в 0, т, е. формируется фронт укороченного импульса. Далее этот логический 0 поступает на вход элемента D3.1 и формирует на его выходе сигнал логической 1, который в сочетании с уровнем логической 1 на входе элемента 03.2 переключает выходной сигнал элемента D3.2 из уров­ня 1 в О, что обеспечивает на выходе элемента D3.3 спад укороченного импульса.

clip_image004

Рис. 2. Принципиальная схема генератора

Таким образом, для формирования укороченного им­пульса необходимо последовательное переключение трех элементов укорачивающей цепи, а поскольку время пере­ключения одного элемента около 20 не, общее время и, следовательно, длительность укороченного импульса равны 50…60 нc. Этот короткий синхроимпульс выводится на спе­циальный выход генератора «Синхр.», а также запускает ждущий мультивибратор, входящий в каналы как форми­рующее устройство.

Ждущий мультивибратор канала I построен на элемен­тах D5.1, D5.2 и D5.3, канала II — на элементах D6.1, D6.2 и D6.3. По построению ждущие мультивибраторы ка­налов аналогичны задающему генератору. Для расшире­ния диапазона регулировки длительности генерируемых импульсов в цепи затворов полевых транзисторов V3 и V4 включены оптроны U3 и U4. Длительность импульсов в ка­налах регулируют переменными резисторами R5 и R6 (типа СП5-1Б).

На выходах каналов включены усилители, собранные на транзисторах V5…V10. Транзисторы V9 и V10 выход­ных каскадов включены по схеме с общей базой, что защи­щает выход генератора от короткого замыкания во внеш­них цепях. Амплитуду выходного напряжения регулируют переменными резисторами R13 и R14.

Для сигнализации перегрузки каналов по длительности введена световая индикация. Роль индикаторов выполняют миниатюрные лампы накаливания HI и Н2 типа СМИ 6,3-20. Работу индикаторов иллюстрируют временные диаграм- , мы, приведенные на рис. 3. На выходе задающего генератора (выход элемента D1.2) образуется напряжение прямоугольной формы со скважностью 2 (график а). На входы элемента D2.1 поступают сигналы логических уров­ней с выходов инверторов D1.2 и D5.3. При длительности импульса менее половины периода Т (график б) на выхо­де элемента D2.1 образуется уровень логической 1 (график в), поэтому лампа HI, включенная как коллекторная нагрузка элемента D2.1, не светится.

clip_image006

Рис. 3. Временные диаграммы, характеризующие работу индикатора перегрузки

clip_image008

Рис. 4. Принципиальная схема блока питания

При длительности импульса более половины периода Т (график г) на выходе элемента D2.1 в моменты времени, указанные на графике д штриховкой, появляется уровень логического 0, в результате лампа HI светится.

clip_image010

Рис. 5. Конструкция генератора

Коротко о работе формирователя регулируемой за­держки. Когда замыкающие контакты переключателя S2 находятся в верхнем по схеме положении, сигнал с выхода элемента D4.4 поступает на вход ждущего мультивибрато­ра на элементах D1.4 и D5.4, который формирует импульс. Длительность сформированного импульса, определяющего время задержки, можно регулировать переменным резисто­ром R3 в пределах длительности импульсов каналов.

По срезу сформированного импульса задержки укора­чивающая цепь, состоящая из элементов D4.1, D4.2, D4.3 и D4.4, вырабатывает короткий импульс, поступающий на вход канала I.

Принципиальная схема источника питания генератора Приведена на рис. 4. Он включает в себя понижающий Трансформатор типа ТПП 224, выпрямительный мост на диодах V1…V4 и стабилизаторы с выходными напряже­ниями + 12 В (для питания усилительной части) и +5 В .(для питания микросхем). Коэффициент стабилизации око-Ло 70. При номинальном напряжении сети пульсации на Выходе источника не превышают 3 мВ. Ток потребления ге­нератора около 400 мА.

Генератор выполнен в виде малогабаритного перенос­ного прибора (рис. 5). Корпус его изготовлен из дюралю­миния толщиной 1,5 мм. Задняя крышка съемная, кре­пится к кожуху винтами М2.

Весь прибор смонтирован на двух печатных платах (плата генератора и плата блока питания). Платы изго­товлены из стеклотекстолита марки СФ-1 толщиной 1,5 мы и крепятся на стойках из изоляционного материала к днищу корпуса винтами,

Трансформатор блока питания крепится также к днищу корпуса. Транзисторы стабилизаторов укреплены на дю­ралюминиевых пластинах размерами 40X40X3 мм, играю­щих роль радиаторов.

В генераторе применены следующие детали: конденса­торы типа КМ-56; резисторы Rl, R3, R5 и R6 — типа СП5-1Б, R13 и R14 — СП-11, все остальные резисторы ти­па МЛТ-0,25; оптроны U1…U4 типа ОЭП-1; индикаторные лампы HI и Н2 — СМН 6,3-20, микросхемы серии К133.

Трансформатор 77 блока питания может быть само­дельным: магнитопровод УШ16Х32, обмотка I — 2100 вит­ков провода ПЭВ-1 0,14, обмотка II — 220 витков провода ПЭВ-1 0,44.

На передней панели прибора расположены следующие органы управления: индикатор включения сети «Сеть», руч­ка перестройки по частоте «Частота», ручки регулировки длительности импульсов «Длит. I» и «Длит. II», ручки ре­гулировки амплитуды выходных импульсов «Ампл. I» и «Ампл. II», тумблер включения задержки «Задержка вкл.» и ручка регулировки задержки «Per. задержки», тумблер включения одного из конденсаторов времязадающей части генератора «НЧ» и «ВЧ», индикаторы перегрузки «Пере­грузка», а также три высокочастотных разъема типа СР-50-155ф «Синхр.», «Вых. I» и «Вых. II». Переключате­ли типа ПД-22ПЧН. Тумблер включения сети расположен на задней стенке вместе с предохранителем. Специальной экранировки генератора не требуется.

Правильно смонтированный генератор наладки не тре­бует. Работоспособность прибора может быть определена при помощи осциллографа (например, С1-65) и цифрового частотомера (например, 43-33). Осциллограф позволяет наблюдать форму генерируемых колебаний и измерять ам­плитуду, а частотомер — измерять частоту импульсной по­следовательности при перестройке по частоте.

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты