DIY generator tonov. Vezja preprostih nizkofrekvenčnih oscilatorjev

Ena od glavnih zahtev za enostranske ojačevalnike signala je linearnost njihovih amplitudnih karakteristik. Ojačevalnik s slabo linearnostjo je običajno vir motenj za druge radioamaterje in včasih tudi za televizijske gledalce. Za odkrivanje nelinearnih popačenj v ojačevalnikih signala SSB uporabite dvotonska preskusna metoda.
Če se na vhod enostranskega oddajnika uporabita dva nizkofrekvenčna signala različnih frekvenc, vendar enake amplitude, se bo signal na izhodu močnostnega ojačevalnika spreminjal sinusno od nič do največje vrednosti ( Slika 1).

Obdobje spremembe je določeno z razliko v frekvencah na vhodu oddajnika. Na podlagi oblike ovojnice izhodnega signala in njegovih odstopanj od sinusnega zakona je mogoče oceniti linearnost amplitudne karakteristike naprave.
Obliko in nivo signala spremljamo z osciloskopom. Ker je amplituda izhodne napetosti preučevanega ojačevalnika običajno več deset voltov, se lahko signal nanese neposredno na odklonske plošče osciloskopa (vključno z nizkofrekvenčnimi). Vir dvotonskega signala je lahko generator, katerega vezje je prikazano na Slika 2.

Slika 2

Sestavljen je iz dveh oscilatorjev s povratno zvezo preko dvojnih T-mostov in emiterskega sledilnika. Generator, sestavljen na tranzistorju V1, proizvaja frekvenco 1550 Hz. in na V2 - 2150 Hz. Prek ločilnih uporov R1 in R5 se generatorski signali dovajajo v emiterski sledilnik (tranzistor V3). Pri uporabi elementov z ocenami, navedenimi v diagramu, "skupaj" izhodna napetost(oba generatorja naprave sta vključena) je približno 0,1 V. Izhodna impedanca je približno 300 Ohmov.
Prilagoditev se začne z natančno nastavitvijo frekvence generatorja. Da bi to naredili, z napajanjem vsakega od njih izmenično izberemo elemente T-mostov. Upoštevati je treba, da mora biti za ohranitev dobre sinusne oblike izhodnega signala upornost uporov R2 (R6) in R4 (R7) približno 10-krat večja od upornosti upora R3 (R8) in kapacitivnost kondenzatorjev C1 (C6) in C4 (C8) - polovica kapacitete kondenzatorja SZ (C7). Po nastavitvi frekvenc generatorjev se amplitude signalov izenačijo s pomočjo prilagojenega upora R5. Ker upor R5 do neke mere vpliva na nivo signala generatorja na tranzistorju V1, se ta operacija izvaja z metodo zaporednih približkov.
Generator je sestavljen na tiskanem vezju iz folije iz steklenih vlaken debeline 2 mm in velikosti 55x65 mm ( riž. 3).

Slika 3

Uporablja kondenzatorje KM-5, upore OMLT-0,125 (R5 - SPZ-1A), tranzistorje KT315 s poljubnim črkovnim indeksom. Naprava lahko uporablja poljubne nizkofrekvenčne ali visokofrekvenčne tranzistorje strukture n-p-n ali p-n-p. Seveda naprava uporablja tranzistorje p-n-p strukture Polarnost napajanja mora biti drugačna. Kot je razvidno iz sl. 2 ima naprava ločene sponke za priključitev električne energije na generatorje. To omogoča, da po potrebi pošljete enotonski testni signal oddajniku s frekvenco 1550 oziroma 2150 Hz. V tem primeru je za preklop napajalnih tokokrogov generatorja naprave potrebno stikalo nastaviti v dve smeri in štiri položaje ("Izklopljeno", "1550 Hz", "2150 Hz", "Dvotonski signal") . Uporabite lahko tudi enosmerno stikalo, tako da "odklopite" preklopne točke generatorjev z dvema diodama (katere koli vrste). Če želite nastaviti nivo izhodnega signala na izhodu naprave, morate vklopiti spremenljivi upor z uporom 5 ... 15 kOhm.
Pri nastavitvi oddajnika z generatorjem je enakovredna antena priključena na ojačevalnik moči, signal iz katerega se napaja na osciloskop. Raven signala iz dvotonskega generatorja je nastavljena na enako kot najvišja raven signala, ki ga razvije mikrofon, s katerim se uporablja oddajnik. Po vklopu oddajnika izberite frekvenco premikanja osciloskopa tako, da dobite stabilno sliko oscilograma na zaslonu. Po tem se oddajna pot prilagodi, tako da se doseže minimalno popačenje ovojnice RF signala.
Opisano dvotonski generator dobro za nastavitev oddajnika

Radio 1987, št. 5

Večglasovni EMR z enim tonskim generatorjem so se že izkazali kot zanesljive in praktične naprave. Vendar pa njihove zmogljivosti pogosto niso v celoti uresničene zaradi značilnosti generatorjev, ki se v njih uporabljajo. Tonski generator je praviloma zgrajen na osnovi visoko stabilnega kvarčnega resonatorja ali RC vezij. V tem primeru je elektronska regulacija frekvence bodisi izključena bodisi zelo otežena.

Spodaj opisana naprava je napetostno krmiljen generator tonov. Kontrolni signal je odstranjen iz različnih oblikovalnikov in krmilnikov EMR. To so lahko frekvenčni vibrato generatorji, generatorji ovojnic (za samodejno spreminjanje uglaševanja), glissando (uglasitveni drsni) regulatorji z ročnim ali nožnim (pedalnim) upravljanjem.

Značilnosti generatorja vključujejo visoko delovno frekvenco. Uporaba digitalnega mikrovezja je omogočila izvedbo relativno preprostega in poceni VCO z delovno frekvenco do 7,5 ... 8 MHz (slika 1). Za večino digitalnih tonskih generatorjev z enakomerno temperirano glasbeno lestvico, ki je običajno sestavljena iz 12 enakih števcev z različnimi faktorji pretvorbe intervalov, je potrebna taktna (gonilna) frekvenca v območju 1...4 MHz. Zato morajo biti karakteristike generatorja takšne, da zagotavljajo potrebno linearnost znotraj teh frekvenčnih meja.

Načelo delovanja generatorja temelji na tvorjenju impulzov, nastavljivih po trajanju, z dvema enakima napetostno krmiljenima oblikovalnikoma, zaprtima v obroč. Tako upad impulza na izhodu enega oblikovalca povzroči pojav sprednje strani naslednjega impulza na izhodu drugega itd. Delovanje naprave je ponazorjeno s časovnimi diagrami, prikazanimi na sl. 2. Do trenutka t 0 je krmilna napetost enaka nič. To pomeni, da je v točkah A in B vzpostavljen signal z logičnim nivojem 0, saj je tekoči vhodni tok elementov DD1.1 in DD1.2 (ne presega približno 1,6 mA) zaprt na skupno žico skozi upora R1 in R2 ter majhen izhodni upor vira krmilne napetosti. Na izhodu razsmernikov DD1.1 in DD1.2 je v tem trenutku aktiven nivo 1, zato bo proženje RS na elementih DD1.3 in DD1.4 poljubno nastavljeno v eno od stabilnih stanj. Za določnost predpostavimo, da ima direktni (zgornji v vezju) izhod signal 1, inverzni izhod pa signal 0.

Ko se na krmilnem vhodu v trenutku t 0 pojavi določena pozitivna napetost, bo tok stekel skozi upora R1 in R2. V tem primeru bo v točki A napetost ostala blizu ničle, saj tok teče skozi upor R1 do skupne žice skozi nizko upornost diode VD1 in izhodno vezje elementa DD1.4. V točki B se bo napetost povečala, saj je dioda VD2 zaprta na visoki ravni od izhoda elementa DD1.3. Tok skozi upor R2 bo napolnil kondenzator C2 na 1,1 ... 1,4 V v času, ki je odvisen od njegove zmogljivosti, upora upora R2 in vrednosti krmilne napetosti. Ko se U ynp poveča, se stopnja polnjenja kondenzatorja poveča in se napolni na isto raven v krajšem času.

Takoj, ko napetost v točki B doseže preklopni prag elementa DD1.2, se bo njegov izhod nastavil na raven 0, kar bo preklopilo sprožilec RS. Zdaj bo imel neposredni izhod raven 0, inverzni izhod pa bo imel raven 1. To bo povzročilo hitro izpraznitev kondenzatorja C2 in zmanjšanje napetosti, kondenzator C1 pa se bo začel polniti. Posledično se bo sprožilec znova preklopil in celoten cikel se bo ponovil.

Povečanje krmilne napetosti (časovno obdobje t 1 ... t 2, sl. 2) vodi do povečanja polnilnega toka kondenzatorjev in zmanjšanja obdobja nihanja. Tako se krmili frekvenca nihanja generatorja. Tekoči vhodni tok elementov TTL se doda toku vira krmilne napetosti, kar omogoča razširitev meja krmilnega signala, saj je z visokim uporom uporov R1 in R2 mogoče ohraniti generacijo tudi pri U ynp = 0. Vendar je za ta tok značilna temperaturna nestabilnost, ki vpliva na stabilnost frekvence generiranja. Do neke mere je mogoče temperaturno stabilnost generatorja povečati z uporabo kondenzatorjev C1 in C2 s pozitivnim TKE, kar bo nadomestilo povečanje nenadzorovanega uhajanja vhodni tok elementov DD1.1 in DD1.2 s temperaturnimi spremembami.

Nihajna doba ni odvisna le od upora uporov R1 in R2 ter kapacitivnosti kondenzatorjev C1 in C2, ampak tudi od številnih drugih dejavnikov, zato je natančna ocena periode težka. Če zanemarimo časovne zakasnitve signalov v elementih DD1.1-DD1.4 in vzamemo vrednost njihove logične napetosti 0, kot tudi mejno napetost diod VD1 in VD2 enako nič, potem je delovanje generator lahko opišemo z izrazom: T 0 =2t 0 =2RC*ln( (I e R+U krmiljenje)/(I e R+U krmiljenje -U sp)), dobljeno na podlagi rešitve diferencialne enačbe:

dUc/dt = I e /C + (U nadzor -Uс)/(RC),

kjer sta R in C vrednosti časovnih tokokrogov; Uc - napetost na kondenzatorju C; Usp - največja (pražna) vrednost napetosti Uc; U ynp - krmilna napetost; I e - povprečna vrednost vhodnega uhajajočega toka elementa TTL; t 0 - trajanje impulza; T 0 - obdobje nihanja. Izračuni kažejo, da se prva od teh formul zelo natančno ujema z eksperimentalnimi podatki pri Uynp>=Usp, medtem ko so bile izbrane povprečne vrednosti: I e = 1,4 mA; Usp = 1,2 V. Poleg tega lahko na podlagi analize iste diferencialne enačbe ugotovimo, da

(I e R+U nadzor)/(I e R+U nadzor -Usp)>0,

tj. če je I e R/(I e R-Usp)>0, potem naprava deluje pri Uynp≥0; To ugotovitev potrjuje eksperimentalno testiranje naprave. Kljub temu lahko največjo stabilnost in natančnost delovanja VCO dosežemo z Ucontrol ≥ Usp = 1,2..1,4 V, to je v frekvenčnem območju 0,7...4 MHz.

Praktično vezje generatorja tonov za polifonični EMI ali EMC je prikazano na sl. 3. Omejitve delovne frekvence (s krmiljenjem U ≥ 0,55...8 V) - 0,3...4,8 MHz. Nelinearnost krmilne karakteristike (pri frekvenci znotraj 0,3 ... 4 MHz) ne presega 5%.

Vhod 1 prejme signal iz generatorja ovojnice za samodejno krmiljenje drsenja zvočne frekvence. Z majhno globino modulacije (5 ... 30% tona) se doseže imitacija tonov zvoka bas kitare, pa tudi drugih trzalnikov in tolkal, pri čemer je višina intonacije zvokov na trenutek njihove ekstrakcije nekoliko odstopa od norme (običajno se nenadoma poveča med napadom zvoka in se nato hitro zmanjša na normalno vrednost).

Vhod 2 se napaja s konstantno krmilno napetostjo iz ročnega ali pedalnega glissando krmilnika. Ta vnos se uporablja za prilagajanje ali spreminjanje (transponiranje) tonalitete znotraj dveh oktav, pa tudi za drsenje po višini akordov ali tonskih zvokov, ki posnemajo na primer ton klarineta, pozavne ali glasu.

Vhod 3 se napaja s sinusnim, trikotnim ali žagastim signalom iz vibrato generatorja. Spremenljivi upor R4 uravnava nivo vibrata v območju 0...+-0,5 tonov, kot tudi nivo odstopanja frekvence do +-1 oktavo ali več, ko je stikalo SA1 zaprto. Z visoko frekvenco modulacije (5 ... 11) Hz) in globino +-0,5 ... 1,5 oktave tonski zvoki izgubijo svoje glasbene lastnosti in pridobijo značaj signala hrupa, ki spominja na dolgočasno ropotanje ali šumenje lopatice ventilatorja. Pri nizki frekvenci (0,1...1 Hz) in enaki globini je dosežen zelo barvit in ekspresiven učinek, podoben "lebdečemu" zvoku ukulele.

Signal iz izhoda generatorja tonov mora biti doveden na vhod digitalnega kondicionerja signala enake temperamentne glasbene lestvice.

Vklopljeno operacijski ojačevalnik DA1 vsebuje aktivni seštevalnik krmilnih signalov. Signal iz izhoda seštevalnika se dovaja na vhod VCO, ki je narejen z uporabo logičnih elementov DD1.1-DD1.4. Poleg VCO naprava vsebuje zgleden kvarčni oscilator, sestavljen na elementih DD2.1, DD2.2, kot tudi vezje dveh oktavnih delilnikov frekvence na sprožilcih mikrovezja DD3. ki jih taktira ta generator. Generator in sprožilci ustvarijo tri vzorčne signale s frekvenco 500 kHz, 1 in 2 MHz. Ti trije signali in signal iz izhoda VCO se napajajo na vhod elektronskih stikal, sestavljenih na elementih z odprtim kolektorjem DD4.1-DD4.4.

Ta stikala, krmiljena s stikali SA2-SA5, imajo skupno obremenitev - upor R13. Izhodna vezja elementov tvorijo napravo z logično funkcijo ALI. Ko eno od stikal prenese svoj taktni signal na izhod, so druga stikala zaprta nizko. Visoka stopnja za napajanje na R-vhode D-sprožilcev DD3.1 in DD3.2 in na kontakte stikal SA2-SA5 odstranite iz izhoda elementa DD2.4.

Kvarčni oscilator s frekvenčnimi delilniki ima pomožno vlogo in služi predvsem za operativno prilagajanje VCO ali "poganja" instrument v načinu "Orgle", s stikali SA3, SA4, SA5 ("4", "8", "16" ”” ) vam omogočajo, da višino EMR premaknete od najnižjega registra za eno ali dve oktavi navzgor. V tem primeru seveda ni mogoče prilagoditi ali spremeniti višine zvokov.

Pomanjkljivosti generatorja vključujejo relativno nizko temperaturno stabilnost, ki v tem primeru ni velikega pomena, in znatno nelinearnost krmilne karakteristike VCO na robovih območja, zlasti v nižjih frekvencah delovnega območja generatorja.

Na sl. Slika 4 prikazuje eksperimentalno izmerjeno odvisnost frekvence generiranja od krmilne napetosti: 1 - za generator po shemi na sl. 1, 2 - sl. 3.

Naprava je sestavljena na tiskanem vezju iz laminata iz steklenih vlaken debeline 1,5 mm.

Čipe serije K155 je mogoče zamenjati s podobnimi iz serije K130 in K133; K553UD1A - do K553UD1V, K553UD2, K153UD1A, K153UD1V, K153UD2. Namesto D9B lahko uporabite diode te serije s katerim koli črkovnim indeksom, pa tudi D2V, D18, D311, GD511A. Bolje je izbrati na primer kondenzatorja C4 in C5 s pozitivnim TKE. KT-P210. KPM-P120, KPM-P33, KS-P33, KM-P33, K10-17-P33, K21U-2-P210, K21U-3-P33. Kondenzatorji C7, C10, C11 - K50-6.

Posebno pozornost je treba nameniti skrbnemu ščitenju naprave. Izhodni vodniki morajo biti zviti v vrvico z naklonom 10..30 mm.

Pravilno nameščen tonski generator ne potrebuje nastavitve in začne delovati takoj po priključitvi napajanja. Krmilna napetost na vhodu VCO ne sme presegati 8...8,2 V. Na frekvenčno stabilnost generatorja negativno vplivajo spremembe napajalne napetosti 5 V, zato ga je treba napajati iz vira z visokim stabilizacijskim koeficientom.

I. BASKOV, vas Poloska, regija Kalinin.

LITERATURA

V. Bespalov. Frekvenčni delilnik za polifonični EMR. - Radio, 1980, št. 9.
L. A. Kuznjecov. Osnove teorije, načrtovanja, proizvodnje in popravila EMR. - M.: Lahka in živilska industrija. 1981.

Bolje je ne razlagati, ampak videti vse takoj:

Smešna igrača, kajne? Toda videti je eno, narediti to z lastnimi rokami pa nekaj drugega, zato začnimo!

Diagram naprave:

Pri spreminjanju upora med točkama PENCIL1 in PENCIL2 sintetizator proizvaja melodijo različnih tonov. Deli, označeni z *, morda ne bodo nameščeni. Namesto tranzistorja T1 je primeren KT817; BC337, namesto Q1 - KT816; BC327. Upoštevajte, da se pinout originalnih in analognih tranzistorjev razlikuje. Končano tiskano vezje lahko prenesete na avtorjevem spletnem mestu.

Vezje bom sestavil zelo kompaktno (česar ne svetujem začetnikom) na testni plošči, zato je tukaj moja različica postavitve vezja:

Na hrbtni strani je vse videti manj lepo:

Kot ohišje bom uporabil gumb iz prenapetostne zaščite:

V primeru:

Zvočnik in kronski priključni blok sem pritrdil na vroče lepilo:

Celotna naprava:

Naletel sem tudi na poenostavljen diagram:

Načeloma je vse enako, le cviljenje bo tišje.

Sklepi:

1) Bolje je uporabiti svinčnik 2M (dvojna mehkoba), risba bo bolj prevodna.

2) Igrača je zanimiva, vendar je po 10 minutah postala dolgočasna.

3) Ko se igrače naveličate, jo lahko uporabite za druge namene - zazvonite vezje, na uho določite približni upor.

In za konec še en zanimiv video:

Slika 1 prikazuje preprosto generatorsko vezje, zasnovano predvsem za testiranje nizkofrekvenčne opreme in odkrivanje napak v njej.

Generator ima eno fiksno frekvenco 1000 Hz, katere vrednost se nastavi z uporom R1. Raven izhodnega signala je določena s položajem drsnika upora R13. Vezje ima sistem za podporo izhodnega signala na določeni ravni, ki ga sestavljajo elementi VT1, VD2, R10, R11, C6. Raven odziva sistema za samodejno vzdrževanje izhodne napetosti se nastavi z uporom R11. Harmonični koeficient tega generatorja je razmeroma visok, tako da se lahko uporablja za merjenje nelinearnih popačenj nizkofrekvenčne opreme. Zato morate na izhodu tega generatorja namestiti nizkopasovni filter - LPF. Tak filter. Skupaj z nizkopasovnim filtrom ima ta generator zelo čist tonski signal s stopnjo nelinearnega popačenja tisočink odstotka. Generator se mora napajati iz stabiliziranega vira enosmerni tok z napetostjo 5... 12V. Shema in risba tiskano vezje lahko prenesete tukaj.

Ustvarite lahko generator intermitentnega tonskega signala v skladu z diagramom na sl. 5.3. Omogoča vam nadzor začetka delovanja vezja z dovajanjem napajalne napetosti na vhod DA1/4. Toda v primerih, ko je za delovanje naprave potrebno uporabiti dva časovnika, je bolj priročno vzeti mikrovezje, ki jih že ima v enem paketu (glej tabelo 4.2).

riž. 5.3. Generator intermitentnega signala na osnovi dveh časovnikov

Variante generatorjev, izdelanih na dvojnem časovniku, so prikazane na sl. 5.4 in 5.5. Vklop časovnika v načinu simetričnega generatorja impulzov (slika 5.4, b) vam omogoča zmanjšanje števila potrebnih elementov. Ta vezja so univerzalna - mogoče je nastaviti frekvenco zvoka in interval ponavljanja v širokem razponu.

Na sl. Slika 5.5 prikazuje diagram generatorja, ki proizvaja signal za delovanje telefonskega klica v intervalih po 10 s. V ta namen je bil uporabljen nizkofrekvenčni transformator za povečanje napetosti 12 do 70 ... 100 V.

Najenostavnejši generator prekinitvenega zvočnega signala lahko izvedete na enem časovniku, če uporabite katero koli utripajočo LED. Na primer, LED diode L-36B, L-56B, L-456B in nekatere druge že imajo prekinjevalec v notranjosti (na voljo so v različnih barvah sijanja).

riž. 5.4. Tokokrogi generatorja intermitentnih tonov: a - možnost 1.6 - možnost 2

LED mora biti vklopljen, kot je prikazano na sl. 5.6. V tem primeru je frekvenca izmeničnih izbruhov v celoti odvisna od parametrov uporabljene LED. Običajno je njihova utripajoča doba v intervalu 0,5...1 s. Za alarmne naprave je to povsem dovolj. Pogostost polnjenja pakiranj (z zvočnim signalom) je odvisna od vrednosti elementov C1-R1.