ЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛА СИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ С ОЧЕНЬ МАЛЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ГАРМОНИК

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Г. М е й е р

Звуковой генератор вырабатывает сигналы си­нусоидальной формы (с очень малым — меньше 0,05% — коэффициентом гармоник) и прямоуголь­ной — меандр (с высокой спектральной составляю­щей — до 50 МГц). Генератор работает в диапазо­не частот от 1 Гц до 100 кГц, разделенном на пять поддиапазонов: 1 — 10, 10 — 100, 100 — 1000 Гц; 1 — 10, 10 — 100 кГц. Максимальная амплитуда си­нусоидального сигнала на выходе — 3 В, прямо­угольного — 2,5 В. Амплитуду сигналов можно ре­гулировать ступенями и плавно. Регуляторы ам­плитуды каждого вида сигнала — раздельные.

Выходной аттенюатор синусоидального сигнала позволяет уменьшать амплитуду в 3, 10, 30, 100, 300, 1000 и 3000 раз, а аттенюатор прямоугольного сигнала — в 5, 50 и 500 раз.

Точность амплитуды синусоидального сигнала на выходе при переключении поддиапазонов и в пределах поддиапазона не хуже ±0,5 дБ.

В генераторе предусмотрено кратковременное выключение сигнала. Это бывает необходимо, на­пример, для того, чтобы убедиться в преобладании сигнала над шумами в исследуемом устройстве или для отметок при записи на магнитную ленту. В мо­мент выключения сигнала звуковой генератор вы­рабатывает помеху с уровнем не более — 90 дБ.

Номинальное сопротивление нагрузки генерато­ра (канал синусоидального сигнала) 600 Ом.

Частота звукового генератора контролируется встроенным электронным частотомером с линейной шкалой. Грубый переключатель шкал частотомера сопряжен с переключателем поддиапазонов звуко­вого генератора. Частотомер может работать и ав­тономно (есть вход внешнего сигнала). При этом амплитуда сигнала, подаваемого на частотомер, должна быть в пределах 0,4 — 40 В.

Имеющийся в звуковом генераторе вольтметр подключен к аттенюатору синусоидального сигна­ла (выход 30 мВ). Таким образом, всякая пере­грузка генератора при напряжении, большем 30 мВ, а также короткие замыкания на выходе регистрируются вольтметром. Это особенно удобно при настройке последовательных резонансных кон­туров.

Вольтметром можно пользоваться и для изме­рений внешних сигналов. Для этого он имеет гнез­до внешнего входа и переключатель пределов 0,03; 0,1; 0,3; 3 и 10 В. Гнездо входа вольтметра — стан­дартное магнитофонное, стерео. Для удобства ра­боты с вольтметром при налаживании стереофони­ческой аппаратуры в приборе предусмотрен пере­ключатель каналов.

Нелинейные искажения, показания частотомера и вольтметра на поддиапазоне 1 — 10 Гц не гаран­тируются. На всех остальных поддиапазонах точ­ность не хуже ±5%.

Звуковой генератор снабжен встроенным кон­трольным усилителем. Это дает возможность про­слушать, например, дикторский текст тестов ЛИР-Ч, ЛИБ-Ч при проверке частотной характери­стики магнитофонов, не имеющих своего усилителя. Через регулятор громкости контрольный усилитель подключен к вольтметру. С помощью встроенного усилителя можно на слух оценить характер шумов исследуемых устройств, а также испытать громко­говорители. Выходная мощность контрольного уси­лителя 25 Вт на нагрузке 4 Ом.

Для удобства осциллографических измерений звуковой генератор имеет гнездо для синхрониза­ции осциллографов с постоянной амплитудой око­ло трех вольт.

Габариты звукового генератора 290Х130Х Х230 мм.

Функциональная схема звукового генератора изображена на рис. 1.

Сигнал с генератора 1 синусоидального сигнала через контакты переключателя ВЗ кратковремен­ного выключения сигнала и плавный регулятор R43 амплитуды поступает на вход эмнттерного повторителя 2, а с него через ступенчатый аттеню­атор 3 — на выход. К выходу «30 мВ» аттенюатора 3 подключен вольтметр 4. Режим работы вольтметра выбирают переключателем В7.

В режиме внешних измерений сигнал через пе­реключатель В6 поступает через эмиттерный по­вторитель 6 на входной делитель 5, а с него — на вольтметр.

На генератор 7 прямоугольных импульсов сиг­нал подается с задающего генератора 1. Амплитуду прямоугольного напряжения регулируют сту­пенчатым аттенюатором 8.

Частотомер 9 может работать, как указывалось выше, в режиме внутренних или внешних измере­ний.

Контрольный усилитель 10 через регулятор громкости R134 подключен к вольтметру.

Принципиальная схема генератора синусоидаль­ного сигнала изображена на рис. 2.

Задающий генератор выполнен по схеме усили­теля (на транзисторах TI — T5), охваченного поло­жительной обратной связью через мост Вина. Не­линейные искажения такого генератора зависят от попарной точности элементов моста. Поэтому-то параллельно основным конденсаторам моста (С1, С2, С4, С6, С8, С10, СП, С13, С15, СП) включены подборочные конденсаторы малой емкости.

Наиболее «капризной» деталью в мосте Вина является переменный сдвоенный резистор. Он дол­жен иметь логарифмическую зависимость сопро­тивления от угла поворота и разброса сопротивле­ний обеих частей от угла поворота движка не дол­жно быть. Кроме того, плохие контакты создают при вращении нежелательные явления.

clip_image002

Рис. 1. Функциональная схема звукового генератора:

1 — генератор синусоидального сигнала; 2 — эмиттерный повторитель; 3 — ступенчатый аттенюатор; 4 — вольтметр: 5 — входной делитель; 6 — эмиттернын повторитель; 7 — генератор прямоугольных импульсов; 8 — ступенчатый аттенюатор; 9 — частотомер; 10 — контрольный усилитель

Автор отказался от переменного резистора, за­менив его ступенчатым переключателем. Шкала переключателя в каждом частотном поддиапазоне имеет отметки 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10. Для получения промежуточных значений частот преду­смотрен сдвоенный резистор R12R24, выведенный на лицевую панель под отвертку, который исполь­зуется только тогда, когда в этом есть необходи­мость.

clip_image004

Рис. 2. Принципиальная схема генератора синусоидального сигнала

В задающем генераторе усилительные каскады собраны на транзисторах Т2 и Т4. Остальные кас­кады (на транзисторах 77, ТЗ, Т5) — эмиттерные повторители. Рабочая точка усилителя (чуть выше порога устойчивой генерации) устанавливается подстроечным резистором R40. В качестве стаби­лизатора амплитуды выходного сигнала использу­ется нелинейный элемент (лампы накаливания Л1 пЛ2).

С выхода задающего генератора (эмиттер тран­зистора Т5) синусоидальный сигнал поступает на генератор прямоугольных импульсов, а через кон­денсатор С26 в частотомер и на кнопку ВЗ кратко­временного выключения сигнала, а также на выход «Синх. осциллографа».

С плавного регулятора амплитуды через эмит­терные повторители на транзисторах Т6, Т7 сигнал подается на выходной аттенюатор, собранный на резисторах R49R56.

Несколько повышенное напряжение питания (40 В) выбрано из соображений получения малого коэффициента гармоник.

Принципиальная схема частотомера приведена на рис. 3. Он выполнен на транзисторах Т8Т14.

Чтобы частотомер не влиял на работу звуково­го генератора, не увеличивал коэффициент гармо­ник последнего, первые два транзистора включены по схеме эмиттерного повторителя.

На транзисторе Т10 собран усилитель-ограни­читель. Импульсы с него управляют триггером Шмитта (транзисторы T11, Т12). Сигнал последнего дифференцируется цепочкой C35R71 и включа­ет ждущий мультивибратор (транзисторы Т13, Т14), который на каждом из поддиапазонов гене­рирует импульс определенной длительности. Так как частота, подаваемая на вход частотомера, ме­няется, а длительность импульса ждущего мульти­вибратора остается неизменной, то меняется скважность импульсов, поступающих на измери­тельный прибор ИП1. Прибор ИП1, проградуиро-ванный по частоте, измеряет постоянную состав­ляющую, которая зависит от скважности импуль­сов.

На рис. 4 показана принципиальная схема гене­ратора прямоугольных импульсов. Задающим гене­ратором для него является звуковой генератор.

Первые два каскада (транзисторы 775, 776) — эмиттерные повторители. На транзисторах 777, Т18 собраны усилители-ограничители синусоидаль­ного сигнала. Импульсы с коллектора транзисто­ра Т18 управляют работой триггера (779, Т20). Переход триггера из одного устойчивого состояния в другое происходит в момент прохождения вход­ного синусоидального сигнала через нуль. На тран­зисторе Т21 собран формирователь прямоугольных импульсов.

Через эмиттерный повторитель (транзистор Т22) меандр подается на выходной делитель (см. рис. 5).

Подстроечным резистором R87 при налажива­нии, добиваются симметрии выходных импульсов.

clip_image006

Рис. 3. Принципиальная схема частотомера

clip_image008

Рис. 4. Принципиальная схема генератора прямоугольных импульсов

Принципиальная схема вольтметра изображена на рис. 5. Первые два транзистора (Т23, Т24) включены по схеме эмиттерного повторителя. Они используются только в режиме внешних измере­ний. Входной сигнал через резисторы подгонки шкал и резистнвно-емкостный делитель — переклю­чатель пределов измерений подается на базу тран­зистора Т25.

На транзисторах Т25Т28 выполнены усили­тельные каскады. С выхода последнего измеряе­мый сигнал подается на выпрямитель (диоды Д12, Д13), а затем на измерительный прибор ИП2. Так как он работает на уровне около 5 В, шкала при­бора достаточно линейна.

С резистора R134 («Громкость») сигнал посту­пает на контрольный усилитель.

Принципиальная схема контрольного усилителя показана на рис. 6. Он собран на транзисторах ТЗОТ36. Предварительный усилитель выполнен на транзисторах ТЗО, Т31. Фазоинверсный каскад собран на транзисторе Т32. Сигнал с него поступа­ет на выходной усилитель (транзисторы ТЗЗТ36). Усилитель охвачен отрицательной обратной связью через резисторы R175, R176. Начальный ток транзисторов выходного каскада устанавлива­ют подстроечным резистором R158. Плечи усилите­ля симметрируют другим подстроечным резисто­ром R165 Чувствительность усилителя можно ре­гулировать резистором R175.

clip_image010

Рис. 5. Принципиальная схема вольтметра

На рис. 7 показана принципиальная схема блока питания. Напряжение 40 В стабилизировано.

Стабилизатор собран на транзисторах Т37 — Т39.

Питание на контрольный усилитель подается с отдельной обмотки трансформатора Tpl.

Конструкция и детали. Звуковой генератор соб­ран в металлическом прямоугольном корпусе. Фо­тография передней панели приведена на рис. 8. Внутренний вид прибора показан на рис. 9.

clip_image012

Рис. 6. Принципиальная схема контрольного усилителя

Трансформатор собран на магнитоироводе ШЛ16X35 (толщина ленты 0,35 мм). Первичная обмотка содержит 1440 витков провода ПЭВ-1 0,31 Вторичные обмотки содержат 130+130 витков про­вода ПЭЛ 0,51 и 290 витков провода ПЭЛ 0,64. Экранная обмотка содержит один слой провода ПЭВ-1 0,31.

Транзистор Т7 установлен на небольшом ра­диаторе.

clip_image014

Рис. 7. Принципиальная схема блока питания

clip_image016 clip_image018

Рис. 8. Внешний вид прибора

clip_image020  clip_image022 clip_image024

Рис. 9. Внутренний вид прибора

Разброс между нарами конденсаторов в мосте Вина не должен превышать 2%. Этого добиваются параллельным включением дополнительных кон­денсаторов. Резисторы подбираются с точностью 1%.

Звуковой генератор налаживают по общеприня­тым методикам, неоднократно опубликованным в любительской радиотехнической литературе.

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