أحد المتطلبات الرئيسية لمضخمات الإشارة أحادية النطاق هو الخطية لخصائص اتساعها. عادةً ما يكون مكبر الصوت ذو الخطية الضعيفة مصدرًا للتداخل لهواة الراديو الآخرين وأحيانًا لمشاهدي التلفزيون. لاكتشاف التشوهات غير الخطية في مكبرات إشارة SSB، استخدم طريقة اختبار النغمتين.
إذا تم تطبيق إشارتين منخفضتي التردد بترددات مختلفة ولكن متساوية في السعة على دخل جهاز إرسال أحادي النطاق، فإن الإشارة عند خرج مضخم الطاقة ستختلف بشكل جيبي من صفر إلى القيمة القصوى ( رسم بياني 1).

يتم تحديد فترة التغيير من خلال اختلاف الترددات عند دخل المرسل. بناءً على شكل غلاف إشارة الخرج وانحرافاته عن القانون الجيبي، يمكن الحكم على الخطية الخاصة بخاصية السعة للجهاز.
تتم مراقبة شكل ومستوى الإشارة باستخدام راسم الذبذبات. نظرًا لأن سعة جهد الخرج لمكبر الصوت قيد الدراسة عادة ما تكون عشرات الفولتات، فيمكن تطبيق الإشارة مباشرة على لوحات انحراف مرسمة الذبذبات (بما في ذلك التردد المنخفض). يمكن أن يكون مصدر الإشارة ذات النغمتين عبارة عن مولد تظهر دائرته في الصورة الصورة 2.

الصورة 2

وهو يتألف من مذبذبين مع ردود فعل عبر جسور T مزدوجة ومتابع باعث. ينتج المولد المجمع على الترانزستور V1 ترددًا قدره 1550 هرتز. وعلى V2 - 2150 هرتز. من خلال فصل المقاومات R1 و R5، يتم إمداد إشارات المولد إلى تابع الباعث (الترانزستور V3). عند استخدام العناصر ذات التصنيفات الموضحة في الرسم التخطيطي، "الإجمالي" الجهد الناتج(يتم تشغيل كلا مولدي الجهاز) حوالي 0.1 فولت. وتبلغ مقاومة الخرج حوالي 300 أوم.
يبدأ التعديل بإعداد دقيق لتردد المولدات. للقيام بذلك، من خلال توفير الطاقة لكل واحد منهم بدوره، يتم تحديد عناصر الجسور T. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه من أجل الحفاظ على شكل جيبي جيد لإشارة الخرج، يجب أن تكون مقاومة المقاومات R2 (R6) و R4 (R7) أكبر بحوالي 10 مرات من مقاومة المقاوم R3 (R8)، و سعة المكثفات C1 (C6) و C4 ( C8) - نصف سعة المكثف SZ (C7). بعد ضبط ترددات المولدات، يتم معادلة اتساع الإشارات باستخدام المقاوم المعدل R5. نظرًا لأن المقاوم R5 يؤثر إلى حد ما على مستوى إشارة المولد على الترانزستور V1، يتم تنفيذ هذه العملية بطريقة التقريبات المتعاقبة.
يتم تجميع المولد على لوحة الدوائر المطبوعةمصنوعة من رقائق الألياف الزجاجية بسماكة 2 مم وأبعاد 55 × 65 مم ( أرز. 3).

تين. 3

يستخدم مكثفات KM-5 ومقاومات OMLT-0.125 (R5 - SPZ-1A) وترانزستورات KT315 مع أي فهرس حروف. يمكن للجهاز استخدام أي ترانزستورات منخفضة التردد أو عالية التردد من بنية n-p-n أو p-n-p. وبطبيعة الحال، يستخدم الجهاز الترانزستورات هياكل p-n-pيجب أن تكون قطبية مصدر الطاقة مختلفة. كما يظهر في الشكل. 2، يحتوي الجهاز على أطراف منفصلة لتوصيل الطاقة بالمولدات. وهذا يسمح، إذا لزم الأمر، بإرسال إشارة اختبار أحادية النغمة إلى جهاز الإرسال بتردد 1550 و2150 هرتز، على التوالي. في هذه الحالة، لتبديل دوائر إمداد الطاقة لمولد الجهاز، من الضروري ضبط المفتاح على اتجاهين وأربعة أوضاع ("إيقاف"، "1550 هرتز"، "2150 هرتز"، "إشارة ثنائية النغمة") . يمكنك أيضًا استخدام مفتاح أحادي الاتجاه عن طريق "فصل" نقاط التبديل الخاصة بالمولدات بثنائيين (من أي نوع). لتعيين مستوى إشارة الإخراج عند إخراج الجهاز، يجب عليك تشغيله مقاومة متغيرةالمقاومة 5...15 كيلو أوم.
عند إعداد جهاز الإرسال باستخدام مولد، يتم توصيل هوائي مكافئ بمضخم الطاقة، والذي يتم تغذية الإشارة منه إلى راسم الذبذبات. يتم ضبط مستوى الإشارة من المولد ثنائي النغمة على نفس الحد الأقصى لمستوى الإشارة الذي تم تطويره بواسطة الميكروفون الذي يتم استخدام جهاز الإرسال به. بعد تشغيل جهاز الإرسال، حدد تردد مسح الذبذبات بحيث يتم الحصول على صورة ثابتة لمرسم الذبذبات على الشاشة. بعد ذلك، يتم ضبط مسار الإرسال، مما يحقق الحد الأدنى من التشوه في غلاف إشارة التردد اللاسلكي.
موصوف مولد ذو نغمتينجيد لإعداد جهاز الإرسال والاستقبال

• 28.07.2018

  يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لمنظم حرارة بسيط وسهل الاستخدام للغاية؛ حيث يتم استخدام جهاز DS18B20 كجهاز استشعار، ويتم التحكم في وحدة التحكم باستخدام جهاز التشفير ky-040. يحتوي مستشعر درجة الحرارة المتكامل DS18B20 على نطاق قياس درجة الحرارة من -55 إلى + 125 درجة مئوية، ويتم عرض قراءات درجة الحرارة على السطر الأول من مؤشر 1602 HD44780، ويتم عرض قراءات وحدة التحكم على السطر الثاني من المؤشر...

• 29.09.2014

  تشغيل المتلقي تأثير الترانزستور الميدانيستقبل إشارات الراديو في نطاقات NE وLW. حساسية جهاز الاستقبال هي 1...3 mV\m NE و2...5 mV\m LW. العبوس = 250 ميجاوات، Iin = 10 مللي أمبير (65 مللي أمبير كحد أقصى). يمكن أن يعمل جهاز الاستقبال اللاسلكي مع انخفاض الجهد حتى 4 فولت. ويتكون جهاز الاستقبال من HF ثلاثي المراحل (T1-T3)، وكاشف (D1-T2) وULF (T4-T7). تم تحقيق زيادة في الحساسية وإنتاج الطاقة...

• 20.09.2014

  كان على المؤلف أن يتعامل مرتين مع أبسط عطل في أفران الميكروويف المنزلية ولكنه مزعج للغاية: انهيار لوحة الميكا الواقية التي تغطي مخرج الدليل الموجي المغنطروني إلى غرفة القلي بالفرن. من المحتمل أن لوحة الميكا تحتوي على شوائب معدنية، والتي تبخرت أثناء تشغيل فرن المغنطرون، مما أدى إلى انهيار الميكا. تفحم موقع الانهيار، وأصبح تشغيل الفرن...

• 13.10.2014

  الخصائص التقنية الرئيسية: طاقة الخرج المقدرة عند مقاومة الحمل: 8 أوم - 48 وات 4 أوم - 60 وات نطاق تردد قابل للتكرار مع تفاوت استجابة التردد لا يزيد عن 0.5 ديسيبل وطاقة الخرج 2 وات - 10...200000 هرتز عامل تشويه غير خطي عند الطاقة المقدرة في نطاق 20...20000 هرتز - 0.05% اسمية مساهمة الجهد- مخرج 0.8 فولت...

تم تطوير الاتصال بالنغمة (إشارة مزدوجة التردد متعددة النغمات، DTMF) بواسطة Bell Labs في الخمسينيات من القرن الماضي للهاتف الثوري الذي يعمل بالضغط على الزر. لتمثيل ونقل البيانات الرقمية في وضع النغمة، يتم استخدام زوج من الترددات (النغمات) لنطاق تردد الكلام. يحدد النظام مجموعتين من أربعة ترددات، ويتم تشفير المعلومات عن طريق إرسال ترددين في وقت واحد، واحد من كل مجموعة. وهذا يعطي إجمالي ستة عشر مجموعة لتمثيل ستة عشر رقمًا ورمزًا وحروفًا مختلفة. يُستخدم تشفير DTMF الآن في نطاق واسع من تطبيقات الاتصالات والتحكم، كما يتضح، على سبيل المثال، من خلال توصية الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) Q.23.

توضح هذه المقالة دائرة مولد نغمة DTMF الذي يعيد إنتاج جميع الترددات الثمانية ويولد إشارة الخرج ثنائية النغمة الناتجة. تم بناء النظام المعني على شريحة Silego GreenPAK™ SLG46620V و مكبرات الصوت التنفيذيةسيليجو SLG88104V. والإشارة الناتجة هي مجموع ترددين يحددهما صف وعمود لوحة مفاتيح الهاتف.

تستخدم الدائرة المقترحة أربعة مدخلات لاختيار مجموعة الترددات التي سيتم توليدها. تحتوي الدائرة أيضًا على مدخل تمكين، والذي يقوم بتشغيل التوليد وتحديد طول الوقت الذي يتم فيه إرسال الإشارة. يتوافق تردد خرج المولد مع معيار الاتحاد الدولي للاتصالات الخاص بـ DTMF.

نغمات DTMF

يحدد معيار DTMF ترميز الأرقام من 0 إلى 9 والأحرف A وB وC وD والأحرف * و# كمزيج من ترددين. وتنقسم هذه الترددات إلى مجموعتين: مجموعة الترددات العالية ومجموعة الترددات المنخفضة. ويبين الجدول 1 الترددات والمجموعات وتمثيلات الرموز المقابلة.

الجدول 1. ترميز نغمة DTMF

	مجموعة ثلاثية
مجموعة التمريرات المنخفضة

تم اختيار الترددات لتجنب التوافقيات المتعددة. بالإضافة إلى ذلك، فإن مجموعها أو اختلافها لا يؤدي إلى تردد DTMF مختلف. بهذه الطريقة، يتم تجنب التوافقيات أو تشويه التعديل.

يحدد معيار Q.23 أن الخطأ في كل تردد مرسل يجب أن يكون ضمن ±1.8% من القيمة الاسمية، ويجب أن يكون التشوه الإجمالي (بسبب التوافقيات أو التشكيل) أقل بمقدار 20 ديسيبل من الترددات الأساسية.

يمكن وصف الإشارة الناتجة الموصوفة أعلاه على النحو التالي:

ق (ر) = أكوس (2πfhight)+ أكوس (2πتدفق)،

حيث fhigh وflow هما الترددان المقابلان من مجموعات التردد العالي والمنخفض.

ويبين الشكل 1 الإشارة الناتجة للرقم "1". ويبين الشكل 2 طيف التردد المقابل لهذه الإشارة.

أرز. 1. نغمة DTMF

أرز. 2. طيف نغمة DTMF

يمكن أن تختلف مدة نغمات DTMF وفقًا للتطبيق المحدد الذي يستخدم تشفير النغمات. بالنسبة للتطبيقات الأكثر شيوعًا، تقع قيم المدة عادةً بين الاتصال اليدوي والتلقائي. ويبين الجدول 2 وصف قصيرالمدة الزمنية النموذجية لنوعي الاتصال.

الجدول 2. مدة إشارات الاتصال بالنغمة

نوع الطلب	مجموعة ثلاثية		مجموعة ثلاثية
الاتصال اليدوي
الاتصال التلقائي

لتوفير قدر أكبر من المرونة، تم تجهيز مولد DTMF المعروض في هذا الدليل بمدخل تمكين، والذي يستخدم لبدء توليد الإشارة وتحديد مدتها. في هذه الحالة، تكون مدة الإشارة مساوية لمدة النبضة عند مدخل التمكين.

الجزء التناظري من دائرة مولد DTMF

تُعرّف توصية الاتحاد الدولي للاتصالات Q.23 إشارات DTMF بأنها إشارات تناظرية يتم إنشاؤها بواسطة موجتين جيبيتين. في دائرة مولد DTMF المقترحة، يقوم Silego GreenPAK SLG46620V IC بإنشاء إشارات موجة مربعة بترددات DTMF المطلوبة. للحصول على إشارات جيبية بالتردد المطلوب وتشكيل الإشارة الناتجة (مجموع موجتين جيبيتين)، يلزم استخدام مرشحات تناظرية وأداة جمع. لهذا السبب، تقرر في هذا المشروع استخدام المرشحات والمجمع المعتمد على مكبرات الصوت التشغيلية SLG88104V.

ويبين الشكل 3 هيكل الجزء التناظري المقترح من الجهاز.

أرز. 3. دائرة المعالجة التناظرية لاستقبال إشارة DTMF

تستخدم المرشحات التناظرية للحصول على إشارات جيبية من نبضات مستطيلة. بعد إجراء التصفية، يتم جمع الإشارتين ويتم إنشاء إشارة DTMF ثنائية النغمة للإخراج المطلوب.

ويبين الشكل 4 نتيجة تحويل فورييه المستخدم للحصول على طيف إشارة الموجة المربعة.

أرز. 4. طيف إشارة الموجة المربعة

كما ترون، تحتوي الموجة المربعة على توافقيات فردية فقط. إذا قمنا بتمثيل مثل هذه الإشارة بسعة A في شكل سلسلة فورييه، فسيكون لها الشكل التالي:

يتيح لنا تحليل هذا التعبير أن نستنتج أنه إذا كانت المرشحات التناظرية لديها توهين كافٍ للتوافقيات، فمن الممكن تمامًا الحصول على إشارات جيبية بتردد يساوي تردد إشارة الموجة المربعة الأصلية.

مع الأخذ في الاعتبار التسامح مع مستوى التداخل المحدد في معيار Q.23، من الضروري التأكد من توهين جميع التوافقيات بمقدار 20 ديسيبل أو أكثر. بالإضافة إلى ذلك، يجب دمج أي تردد من مجموعة التمرير المنخفض مع أي تردد من مجموعة التمرير العالي. ومع أخذ هذه المتطلبات بعين الاعتبار، تم تطوير مرشحين، واحد لكل مجموعة.

كان كلا المرشحان عبارة عن مرشحات بتروورث ذات تمرير منخفض. يمكن حساب التوهين لمرشح أمر n Butterworth على النحو التالي:

A(f)[ديسيبل] = 10 سجل(A(f) 2) = 10log(1+(f/fc) 2n)،

حيث fc هو تردد قطع المرشح، وn هو ترتيب المرشح.

لا يمكن أن يزيد فرق التوهين بين أدنى تردد وأعلى تردد لكل مجموعة عن 3 ديسيبل، لذلك:

A(fHIGHER)[ديسيبل] - A(fLOWER)[ديسيبل] > 3 ديسيبل.

نظرا للقيم المطلقة:

أ(أعلى) 2 / أ(زهرة) 2 > 2.

كما قلنا سابقًا، يجب أن يكون التوهين التوافقي 20 ديسيبل أو أكثر. في هذه الحالة، الحالة الأسوأ ستكون التردد الأدنى في المجموعة، لأن التوافقي الثالث له هو التردد الأدنى والأقرب إلى تردد قطع المرشح. باعتبار أن التوافقي الثالث أقل بثلاث مرات من التوافقي الأساسي، يجب أن يستوفي المرشح الشرط (القيم المطلقة):

أ(3زهرة) 2 / أ(زهرة) 2 > 10/3.

إذا تم تطبيق هذه المعادلات على كلا المجموعتين، فإن المرشحات المستخدمة يجب أن تكون مرشحات من الدرجة الثانية. هذا يعني أنه سيكون لديهم مقاومتين ومكثفين لكل منهما إذا تم تنفيذهما باستخدام مضخم التشغيل. إذا تم استخدام مرشحات الدرجة الثالثة، ستكون الحساسية لتفاوتات المكونات أقل. ترددات قطع المرشح المحددة هي 977 هرتز لمجموعة التمرير المنخفض و1695 هرتز لمجموعة التمرير العالي. عند هذه القيم، تتوافق الاختلافات في مستويات الإشارة في مجموعات التردد مع المتطلبات المذكورة أعلاه، وتكون الحساسية للتغيرات في تردد القطع بسبب تفاوتات المكونات في حدها الأدنى.

يتم عرض المخططات التخطيطية للمرشحات التي تم تنفيذها باستخدام SLG88104V في الشكل 5. ويتم اختيار تصنيفات زوج R-C الأول بطريقة تحد من تيار الإخراج لشريحة SLG46620V. يحدد رابط المرشح الثاني الكسب وهو 0.2. يحدد اتساع إشارات الموجة المربعة نقطة تشغيل مكبر الصوت التشغيلي عند 2.5 فولت. ويتم حظر الفولتية غير المرغوب فيها بواسطة مكثفات مرشح الإخراج.

أرز. 5. الرسوم البيانية التخطيطية لمرشحات الإخراج

عند الإخراج، يتم جمع إشارات المرشح، والإشارة الناتجة هي مجموع التوافقيات المختارة من مجموعة الترددات المنخفضة والعالية. للتعويض عن توهين المرشح، يمكن ضبط سعة إشارة الخرج باستخدام مقاومتين R9 وR10. ويبين الشكل 6 دائرة الجامع. ويبين الشكل 7 الجزء التناظري بأكمله من الدائرة.

أرز. 6. رسم تخطيطىالأفعى

أرز. 7. الجزء التناظري من الدائرة

الجزء الرقمي من دائرة مولد نغمة DTMF

يشتمل الجزء الرقمي من دائرة مولد نغمة DTMF على مجموعة كاملة من مولدات الموجات المربعة - واحد لكل تردد DTMF. نظرًا لأن هناك حاجة إلى ثمانية عدادات لإنشاء هذه المولدات، فقد تم اختيار شريحة GreenPAK SLG46620V لتنفيذها. على المخارج الدائرة الرقميةيتم إنشاء إشارتين مستطيلتين، واحدة لكل مجموعة تردد.

يتم إنشاء إشارات الموجة المربعة باستخدام عدادات وقلابات على شكل حرف D ولها دورة تشغيل تبلغ 50%. لهذا السبب، فإن تردد تبديل العداد هو ضعف تردد DTMF المطلوب، ويقوم DFF flip-flop بتقسيم إشارة الخرج إلى قسمين.

مصدر الساعة للعدادات عبارة عن مذبذب RC مدمج بتردد 2 ميجا هرتز، ويتم تقسيم تردده أيضًا على 4 أو 12. ويتم تحديد المقسم مع الأخذ في الاعتبار سعة البت والحد الأقصى لقيمة كل عداد مطلوب للحصول على قيمة محددة تكرار.

لتوليد ترددات عالية، هناك حاجة إلى عدد أقل من العينات، لذلك يتم استخدام عدادات 8 بت لتوليدها، ويتم تسجيلها من مذبذب RC الداخلي الذي يتم تقسيم إشارته على 4. وللسبب نفسه، يتم تنفيذ الترددات المنخفضة باستخدام عدادات 14 بت.

يحتوي SLG46620V على ثلاثة عدادات قياسية 14 بت فقط، لذلك تم تنفيذ أحد الترددات المنخفضة باستخدام عداد CNT8 8 بت. لكي يقع عدد العينات ضمن النطاق 0...255، لضبط توقيت CNT8 كان من الضروري استخدام إشارة مذبذب RC مقسومة على 12. بالنسبة لهذه الدائرة، تم اختيار التردد الذي يحتوي على أكبر عدد من العينات ، أي الأكثر تردد منخفض. هذا سمح لنا بتقليل الخطأ.

ويبين الجدول 3 معلمات كل موجة مربعة.

الجدول 3. معلمات مولدات النبض المربعة

		قطع مسافة السباق		خطأ التردد [٪]
مجموعة التمريرات المنخفضة
مجموعة ثلاثية

وكما يتبين من الجدول، فإن جميع الترددات بها خطأ أقل من 1.8%، لذا فهي تتوافق مع معيار DTMF. يمكن تعديل هذه الخصائص المحسوبة، بناءً على تردد مذبذب RC المثالي، عن طريق قياس تردد خرج مذبذب RC.

على الرغم من أن جميع المولدات تعمل بالتوازي في الدائرة المقترحة، إلا أنه سيتم إرسال إشارة مولد واحد فقط من كل مجموعة إلى مخرج الدائرة الدقيقة. يتم تحديد اختيار إشارات محددة من قبل المستخدم. ويتم ذلك باستخدام أربعة مدخلات GPIO (بتين لكل مجموعة) مع جدول الحقيقة الموضح في الجدول 4.

الجدول 4. جدول اختيار الترددات من مجموعة الترددات المنخفضة

مجموعة التمريرات المنخفضة

الجدول 5. جدول اختيار التردد من مجموعة الترددات العالية

مجموعة ثلاثية

يوضح الشكل 8 الدائرة المنطقية لمولد موجة مربعة بتردد 852 هرتز. يتم تكرار هذا النمط لكل تردد مع إعدادات العداد المناسبة وتكوين LUT.

أرز. 8. مولد نبض مستطيل

يقوم العداد بإنشاء تردد إخراج تحدده إعداداته. هذا التردد يساوي ضعف تردد نغمة DTMF المقابلة. تظهر معلمات تكوين جهاز القياس في الشكل 9.

أرز. 9. مثال على إعداد عداد مولد النبض المستطيل

يتم توصيل إشارة خرج العداد بمدخل الساعة الخاص بـ D-Flip Flop flip-flop. نظرًا لتكوين خرج DFF على أنه مقلوب، إذا قمت بتوصيل مخرج DFF بمدخله، فسيتم تحويل D flip-flop إلى T flip-flop. يمكن رؤية معلمات تكوين DFF في الشكل 10.

أرز. 10. مثال على إعداد مشغل مولد النبض المستطيل

يتم تغذية الإشارة من مخرج DFF إلى مدخل جدول الحقيقة LUT. تُستخدم جداول البحث المحلية لتحديد إشارة واحدة لكل مجموعة R1-R0 محددة. يظهر الشكل 11 مثالاً لتكوين LUT. في هذا المثال، إذا استقبل R1 الرقم 1 واستقبل R0 الرقم 0، يتم إرسال إشارة الدخل إلى الإخراج. وفي حالات أخرى، يحتوي الإخراج على "0".

أرز. 11. مثال لإعداد جدول الحقيقة لمولد النبض المربع

كما ذكرنا سابقًا، تحتوي الدائرة المقترحة على مدخل تمكين. إذا كانت هناك وحدة منطقية "1" عند إدخال إذن التمكين، فسيتم توفير الإشارات المستطيلة التي تم إنشاؤها إلى زوج من مخرجات الدائرة الدقيقة. مدة الإرسال تساوي مدة النبضة عند مدخل التمكين. لتنفيذ هذه الميزة، كانت هناك حاجة إلى عدة جداول بحثية أخرى.

تستخدم مجموعة التمرير العالي جدول LUT واحد ذو 4 بت وجدول LUT واحد ذو 2 بت، كما هو موضح في الشكل 12.

أرز. 12. دائرة إخراج المجموعة الثلاثية

يتم تكوين LUT1 ذو 4 بتات كبوابة OR، لذلك يقوم بإخراج المنطق 1 إذا كان 1 موجودًا في أي من مدخلاته. تسمح جداول الحقيقة C1/C0 باختيار واحد فقط من المذبذبات، لذلك يحدد LUT1 ذو 4 بتات الإشارة التي سيتم إخراجها. يتم توصيل إخراج جدول البحث LUT هذا بـ LUT4 ذو 2 بت، والذي ينقل إشارة فقط إذا كان إدخال التمكين هو المنطق "1". يوضح الشكلان 13 و14 تكوينات LUT1 ذات 4 بتات وLUT4 ذات 2 بت.

أرز. 13. تكوين LUT1 4 بت

أرز. 14. تكوين LUT4 2 بت

نظرًا لعدم وجود جداول الحقيقة ذات 4 بتات LUTs، تم استخدام جداول LUTs ذات 3 بتات لمجموعة التمريرات المنخفضة.

أرز. 15. دائرة إخراج مجموعة التمرير المنخفض

يظهر الشكل 16 مخطط الدائرة الداخلية الكامل لمولد GreenPAK SLG46620V. ويبين الشكل 17 مخطط الدائرة النهائي لمولد DTMF.

أرز. 16. رسم تخطيطي لمولد نغمة DTMF

أرز. 17. رسم تخطيطي لمولد نغمة DTMF

اختبار دائرة مولد DTMF

في المرحلة الأولى من اختبار مولد DTMF المقترح، تقرر التحقق من ترددات جميع الإشارات المستطيلة المولدة باستخدام راسم الذبذبات. على سبيل المثال، يوضح الشكلان 18 و19 مخرجات الموجة المربعة لـ 852 هرتز و1477 هرتز.

أرز. 18. موجة مربعة 852 هرتز

أرز. 19. موجة مربعة 1477 هرتز

بمجرد فحص ترددات جميع إشارات الموجات المربعة، بدأ اختبار الجزء التناظري من الدائرة. تم فحص إشارات الخرج لجميع مجموعات الترددات المنخفضة والعالية. على سبيل المثال، يوضح الشكل 20 مجموع الإشارات 770 هرتز و1209 هرتز، ويبين الشكل 21 مجموع الإشارات 941 هرتز و1633 هرتز.

أرز. 20. نغمة DTMF 770 هرتز و 1209 هرتز

أرز. 21. نغمة DTMF 941 هرتز و 1633 هرتز

خاتمة

في هذه المقالة، تم اقتراح دائرة لمولد نغمة DTMF استنادًا إلى شريحة Silego GreenPAK SLG46620V ومكبرات الصوت التشغيلية Silego SLG88104V. يسمح المولد للمستخدم باختيار مجموعات من الترددات المطلوبة باستخدام أربعة مدخلات والتحكم في إدخال التمكين، الذي يحدد مدة إشارات الخرج.

خصائص شريحة SLG46620V:

• النوع: إشارة مختلطة قابلة للبرمجة IC؛
• الكتل التناظرية: ADC 8 بت، اثنان من DAC، ستة مقارنات، مرشحان، ION، أربعة مذبذبات متكاملة؛
• الكتل الرقمية: ما يصل إلى 18 منفذ إدخال/إخراج، ومصفوفة ربط بيني ومنطق اندماجي، ودوائر تأخير قابلة للبرمجة، ومولد وظائف قابل للبرمجة، وستة عدادات 8 بت، وثلاثة عدادات 14 بت، وثلاثة مذبذبات/مقارنات PWM؛
• واجهة الاتصال: SPI؛
• نطاق جهد الإمداد: 1.8...5 فولت؛
• نطاق درجة حرارة التشغيل: -40...85 درجة مئوية؛
• إصدار العبوة: 2 × 3 × 0.55 مم 20 دبوس STQFN.

يتم تصنيع العديد من دوائر مولد النغمات المتقطعة على شرائح LM555 خيارات مختلفةلتطبيقات مختلفة.

رسم تخطيطى

يمكنك إنشاء مولد إشارة نغمة متقطعة وفقًا للمخطط الموجود في الشكل. 1. يسمح لك بالتحكم في بدء تشغيل الدائرة عن طريق توفير جهد الإمداد لإدخال DA1/4.

ولكن في الحالات التي يكون من الضروري فيها استخدام مؤقتين لتشغيل الجهاز، يكون من الملائم أكثر استخدام دائرة كهربائية دقيقة تحتوي عليهما بالفعل في حالة واحدة.

أرز. 1. مولد إشارة متقطعة مصنوع على مؤقتين.

خيارات للمولدات على جهاز توقيت مزدوج

يتم عرض المتغيرات من المولدات المصنوعة على جهاز توقيت مزدوج في الشكل. 2 و 3. يتيح لك تشغيل المؤقت في وضع مولد النبض المتماثل (الشكل 5.4، ب) تقليل عدد العناصر الضرورية. هذه الدوائر عالمية - من الممكن ضبط تردد الصوت وفاصل التكرار على نطاق واسع.

في التين. يوضح الشكل 3 رسمًا تخطيطيًا لمولد ينتج إشارة لتشغيل مكالمة هاتفية على فترات زمنية مدتها 10 ثوانٍ. ولهذا الغرض تم استخدام محول رفع الجهد منخفض التردد 12 إلى 70...100 فولت.

أرز. 2. دوائر مولدات إشارة النغمات المتقطعة: أ - الخيار 1.6 - الخيار 2.

أرز. 3. دائرة مولد الإشارة المتقطعة لتشغيل المكالمات الهاتفية.

مولد إشارة صوتية متقطعة

يمكن تنفيذ أبسط مولد لإشارة صوتية متقطعة على جهاز توقيت واحد، إذا كنت تستخدم أي مؤشر LED وامض. على سبيل المثال، تحتوي مصابيح LED L-36B وL-56B وL-456B وبعض المصابيح الأخرى على قاطع بالداخل (وهي متوفرة بألوان متوهجة مختلفة).

يجب تشغيل مؤشر LED كما هو موضح في الشكل. 4. في هذه الحالة، يعتمد تكرار الدفقات المتناوبة كليًا على معلمات LED المستخدمة.

عادةً ما تكون فترة الوميض في الفاصل الزمني 0.5...1 ثانية. وهذا يكفي تمامًا لأجهزة الإنذار. يعتمد تكرار تعبئة العبوات (بإشارة صوتية) على قيم العناصر C1-R1.

تُستخدم المولدات ذات التردد المنخفض (LFO) لإنتاج تذبذبات دورية غير مخمدة التيار الكهربائيفي نطاق التردد من كسور هرتز إلى عشرات كيلو هرتز. مثل هذه المولدات، كقاعدة عامة، هي مكبرات صوت مغطاة بردود فعل إيجابية (الشكل 11.7، 11.8) من خلال سلاسل تحويل الطور. لتنفيذ هذا الاتصال ولإثارة المولد، تكون الشروط التالية ضرورية: يجب أن تصل الإشارة من خرج مكبر الصوت إلى الإدخال مع تحول طور قدره 360 درجة (أو مضاعفها، أي 0، 720، 1080 درجة، وما إلى ذلك)، ويجب أن يكون لمكبر الصوت هامش ربح معين، KycMIN. نظرًا لأن شرط تحول الطور الأمثل لحدوث التوليد لا يمكن تحقيقه إلا عند تردد واحد، فإنه عند هذا التردد يتم إثارة مضخم التغذية المرتدة الإيجابية.

لتحويل الإشارة في الطور، يتم استخدام دوائر RC و LC، بالإضافة إلى ذلك، يقدم مكبر الصوت نفسه تحولًا في الطور إلى الإشارة. للحصول على ردود فعل إيجابية في المولدات (الشكل 11.1، 11.7، 11.9)، يتم استخدام جسر RC مزدوج على شكل حرف T؛ في المولدات (الشكل 11.2، 11.8، 11.10) - جسر فيينا؛ في المولدات (الشكل 11.3 - 11.6، 11.11 - 11.15) - دوائر RC ذات تحويل الطور. في المولدات ذات دوائر RC، يمكن أن يكون عدد الروابط كبيرًا جدًا. ومن الناحية العملية، لتبسيط المخطط، لا يتجاوز العدد اثنين أو ثلاثة.

ترد في الجدول 11.1 صيغ الحساب والعلاقات لتحديد الخصائص الرئيسية لمولدات الإشارة الجيبية RC. لتبسيط الحسابات وتبسيط اختيار الأجزاء، تم استخدام العناصر التي لها نفس التصنيفات. لحساب تردد التوليد (بالهرتز)، يتم استبدال قيم المقاومة المعبر عنها بالأوم والسعة بالفاراد في الصيغ. على سبيل المثال، دعونا نحدد تردد توليد مذبذب RC باستخدام دائرة ردود فعل إيجابية RC ثلاثية الوصلات (الشكل 11.5). عند R = 8.2 كيلو أوم؛ C = 5100 pF (5.1x1SG9 F)، سيكون تردد تشغيل المولد يساوي 9326 هرتز.

الجدول 11.1

من أجل أن تتوافق نسبة العناصر المقاومة السعوية للمولدات مع القيم المحسوبة، فمن المرغوب فيه للغاية ألا تقوم دوائر الإدخال والإخراج الخاصة بمكبر الصوت، المغطاة بحلقة تغذية مرتدة إيجابية، بتحويل هذه العناصر ولا تقم بذلك تؤثر على قيمتها. في هذا الصدد، لبناء دوائر المولدات، من المستحسن استخدام مراحل التضخيم ذات مقاومة المدخلات العالية والمقاومة المنخفضة للخرج.

في التين. 11.7، 11.9 تظهر "نظرية" وبسيطة مخطط عمليمولدات تستخدم جسر T مزدوج في دائرة ردود فعل إيجابية.

تظهر المولدات المزودة بجسر فيينا في الشكل. 11.8، 11.10 [ر1/88-34]. تم استخدام مكبر للصوت على مرحلتين باعتباره ULF. يمكن ضبط سعة إشارة الخرج باستخدام مقياس الجهد R6. إذا كنت ترغب في إنشاء مولد بجسر Wien، قابل للضبط في التردد، فسيتم تشغيل مقياس الجهد المزدوج على التوالي مع المقاومات R1، R2 (الشكل 11.2، 11.8). يمكن أيضًا التحكم في تردد مثل هذا المولد عن طريق استبدال المكثفات C1 و C2 (الشكل 11.2، 11.8) بمكثف مزدوج متغير. نظرًا لأن السعة القصوى لمثل هذا المكثف نادرًا ما تتجاوز 500 pF، فمن الممكن ضبط تردد التوليد فقط في المنطقة ذات الترددات العالية بدرجة كافية (عشرات ومئات الكيلو هرتز). استقرار تردد التوليد في هذا النطاق منخفض.

من الناحية العملية، غالبًا ما تُستخدم مجموعات من المكثفات أو المقاومات القابلة للتحويل لتغيير تردد توليد هذه الأجهزة، ويتم استخدام ترانزستورات التأثير الميداني في دوائر الإدخال. في جميع الدوائر المعينة، لا توجد عناصر لتثبيت جهد الخرج (من أجل البساطة)، على الرغم من أنه بالنسبة للمولدات التي تعمل على نفس التردد أو في نطاق ضبط ضيق، فإن استخدامها ليس ضروريًا.

دوائر مولدات الإشارة الجيبية باستخدام سلاسل RC ثلاثية الطور (الشكل 11.3)

يظهر في الشكل. 11.11، 11.12. يعمل المولد (الشكل 11.11) بتردد 400 هرتز [P 4/80-43]. يقدم كل عنصر من عناصر سلسلة RC ثلاثية الوصلات تحول الطور بمقدار 60 درجة، مع سلسلة من أربع وصلات - 45 درجة. يقدم مكبر الصوت أحادي المرحلة (الشكل 11.12)، المصنوع وفقًا لدائرة ذات باعث مشترك، إزاحة طور بمقدار 180 درجة ضرورية لحدوث التوليد. لاحظ أن المولد حسب الدائرة الموضحة في الشكل. 11.12 يعمل عند استخدام ترانزستور ذو نسبة نقل تيار عالية (عادةً أكثر من 45...60). مع انخفاض كبير في جهد الإمداد والاختيار غير الأمثل للعناصر لضبط وضع الترانزستور وفقًا لـ العاصمةسوف يفشل الجيل

مولدات الصوت (الشكل 11.13 - 11.15) قريبة في البناء من المولدات ذات دوائر RC متغيرة الطور [Рл 10/96-27]. ومع ذلك، نظرًا لاستخدام الحث (كبسولة الهاتف TK-67 أو TM-2V) بدلاً من أحد العناصر المقاومة لسلسلة تحويل الطور، فإنها تعمل مع عدد أقل من العناصر وعلى نطاق أكبر من تغيرات جهد الإمداد .

وبالتالي، فإن مولد الصوت (الشكل 11.13) يعمل عندما يتغير جهد الإمداد خلال 1...15 فولت (الاستهلاك الحالي 2...60 مللي أمبير). في هذه الحالة، يتغير تردد التوليد من 1 كيلو هرتز (ipit = 1.5 فولت) إلى 1.3 كيلو هرتز عند 15 فولت.

يعمل أيضًا مؤشر الصوت الذي يتم التحكم فيه خارجيًا (الشكل 11.14) عند 1) مصدر الطاقة = 1...15 فولت؛ يتم تشغيل/إيقاف المولد عن طريق تطبيق مستويات منطقية من واحد/صفر على مدخلاته، والتي يجب أن تكون أيضًا ضمن نطاق 1...15 فولت.

يمكن تصنيع مولد الصوت وفقًا لمخطط مختلف (الشكل 11.15). يتراوح تردد توليدها من 740 هرتز (تيار الاستهلاك 1.2 مللي أمبير، جهد الإمداد 1.5 فولت) إلى 3.3 كيلو هرتز (6.2 مللي أمبير و15 فولت). يكون تردد التوليد أكثر استقرارًا عندما يتغير جهد الإمداد خلال 3...11 فولت - وهو 1.7 كيلو هرتز ± 1%. في الواقع، لم يعد هذا المولد مصنوعًا على RC، ولكن على عناصر LC، ويتم استخدام لف كبسولة الهاتف كمحاثة.

يتم تجميع مولد التذبذب الجيبي منخفض التردد (الشكل 11.16) وفقًا لخاصية الدائرة "ذات الثلاث نقاط السعوية" لمولدات LC. الفرق هو أنه يتم استخدام ملف كبسولة الهاتف كمحاثة، ويكون تردد الرنين في نطاق اهتزازات الصوت بسبب اختيار العناصر السعوية للدائرة.

يظهر في الشكل مذبذب LC آخر منخفض التردد، تم تصنيعه باستخدام دائرة cascode. 11.17 [ر1/88-51]. كمحاثة، يمكنك استخدام رؤوس عالمية أو محو من مسجلات الأشرطة، اللفات من الاختناقات أو المحولات.

يتم تنفيذ مولد RC (الشكل 11.18) على ترانزستورات التأثير الميداني [Рл 10/96-27]. عادةً ما يتم استخدام دائرة مماثلة عند إنشاء مذبذبات LC عالية الثبات. يحدث التوليد بالفعل عند جهد إمداد يتجاوز 1 فولت. وعندما يتغير الجهد من 2 إلى 10 6، ينخفض ​​تردد التوليد من 1.1 كيلو هرتز إلى 660 هرتز، ويزداد الاستهلاك الحالي، وفقًا لذلك، من 4 إلى 11 مللي أمبير. يمكن الحصول على نبضات بتردد يتراوح من بضعة هرتز إلى 70 كيلو هرتز وأعلى عن طريق تغيير سعة المكثف C1 (من 150 pF إلى 10 μF) ومقاومة المقاوم R2.

يمكن استخدام مولدات الصوت المذكورة أعلاه كمؤشرات حالة اقتصادية (تشغيل/إيقاف) لمكونات وكتل المعدات الإلكترونية، ولا سيما الثنائيات الباعثة للضوء، لاستبدال أو تكرار مؤشرات الضوء، لمؤشرات الطوارئ والإنذار، وما إلى ذلك.

الأدب: شوستوف م. تصميم الدوائر العملية (الكتاب الأول)، 2003