Generator nada DIY. Rangkaian osilator frekuensi rendah sederhana

Salah satu persyaratan utama untuk penguat sinyal single-sideband adalah linearitas karakteristik amplitudonya. Penguat dengan linearitas yang buruk biasanya menjadi sumber interferensi bagi amatir radio lainnya dan terkadang bagi pemirsa televisi. Untuk mendeteksi distorsi nonlinier pada penguat sinyal SSB, gunakan metode uji dua nada.
Jika dua sinyal frekuensi rendah dengan frekuensi berbeda tetapi amplitudonya sama diterapkan ke input pemancar pita sisi tunggal, maka sinyal pada output penguat daya akan bervariasi secara sinusoidal dari nol hingga nilai maksimum ( Gambar.1).

Periode perubahan ditentukan oleh perbedaan frekuensi pada input pemancar. Berdasarkan bentuk selubung sinyal keluaran dan penyimpangannya dari hukum sinusoidal, seseorang dapat menilai linearitas karakteristik amplitudo perangkat.
Bentuk dan level sinyal dipantau dengan osiloskop. Karena amplitudo tegangan keluaran penguat yang diteliti biasanya puluhan volt, sinyal dapat diterapkan langsung ke pelat defleksi osiloskop (termasuk pelat frekuensi rendah). Sumber sinyal dua nada dapat berupa generator, rangkaiannya ditunjukkan pada Gambar.2.

Gambar.2

Ini terdiri dari dua osilator dengan umpan balik melalui jembatan T ganda dan pengikut emitor. Generator yang dipasang pada transistor V1 menghasilkan frekuensi 1550 Hz. dan pada V2 - 2150 Hz. Melalui resistor decoupling R1 dan R5, sinyal generator disuplai ke pengikut emitor (transistor V3). Saat menggunakan elemen dengan peringkat yang ditunjukkan dalam diagram, "total" tegangan keluaran(kedua generator perangkat dihidupkan) sekitar 0,1 V. Impedansi keluaran sekitar 300 Ohm.
Penyesuaian dimulai dengan pengaturan frekuensi generator yang akurat. Untuk melakukan ini, dengan menyuplai daya ke masing-masing elemen secara bergantian, elemen jembatan-T dipilih. Perlu diingat bahwa untuk mempertahankan bentuk sinusoidal yang baik dari sinyal keluaran, resistansi resistor R2 (R6) dan R4 (R7) harus kira-kira 10 kali lebih besar dari resistansi resistor R3 (R8), dan kapasitansi kapasitor C1 (C6) dan C4 ( C8) - setengah kapasitas kapasitor SZ (C7). Setelah frekuensi generator diatur, amplitudo sinyal disamakan menggunakan resistor R5 yang disesuaikan. Karena resistor R5 sampai batas tertentu mempengaruhi level sinyal generator pada transistor V1, operasi ini dilakukan dengan metode pendekatan yang berurutan.
Generator dipasang pada papan sirkuit tercetak yang terbuat dari foil fiberglass setebal 2 mm dan ukuran 55x65 mm ( beras. 3).

Gambar.3

Menggunakan kapasitor KM-5, resistor OMLT-0,125 (R5 - SPZ-1A), transistor KT315 dengan indeks huruf apa saja. Perangkat ini dapat menggunakan transistor frekuensi rendah atau frekuensi tinggi apa pun dari struktur n-p-n atau p-n-p. Secara alami, perangkat ini menggunakan transistor struktur p-n-p Polaritas catu daya harus berbeda. Seperti yang dapat dilihat dari Gambar. 2, perangkat memiliki terminal terpisah untuk menghubungkan daya ke generator. Hal ini memungkinkan, jika perlu, untuk mengirim sinyal uji satu nada ke pemancar dengan frekuensi masing-masing 1550 dan 2150 Hz. Dalam hal ini, untuk mengganti rangkaian catu daya generator perangkat, perlu untuk mengatur sakelar ke dua arah dan empat posisi (“Mati”, “1550 Hz”, “2150 Hz”, “Sinyal dua nada”) . Anda juga dapat menggunakan sakelar satu arah dengan “memisahkan” titik peralihan generator dengan dua dioda (jenis apa pun). Untuk mengatur level sinyal keluaran pada keluaran perangkat, Anda harus menyalakan resistor variabel dengan resistansi 5...15 kOhm.
Saat mengatur pemancar menggunakan generator, antena ekivalen dihubungkan ke penguat daya, yang sinyalnya diumpankan ke osiloskop. Level sinyal dari generator dua nada diatur sama dengan level sinyal maksimum yang dikembangkan oleh mikrofon yang digunakan pemancar. Setelah menyalakan pemancar, pilih frekuensi sapuan osiloskop sehingga diperoleh gambar osilogram yang stabil di layar. Setelah ini, jalur transmisi disesuaikan, mencapai distorsi minimal pada selubung sinyal RF.
Dijelaskan pembangkit dua nada bagus untuk pengaturan transceiver

Radio 1987, No.5

EMR multi-suara dengan generator satu nada telah membuktikan diri sebagai perangkat yang andal dan praktis. Namun kemampuannya seringkali tidak sepenuhnya terwujud karena karakteristik generator yang digunakan di dalamnya. Biasanya, generator nada dibuat berdasarkan resonator kuarsa atau sirkuit RC yang sangat stabil. Dalam hal ini, kontrol frekuensi elektronik dikecualikan atau sangat sulit.

Perangkat yang dijelaskan di bawah ini adalah generator nada yang dikontrol tegangan. Sinyal kontrol dikeluarkan dari berbagai pembentuk dan kontrol EMR. Ini dapat berupa generator vibrato frekuensi, generator envelope (untuk perubahan penyetelan otomatis), pengatur glissando (penyetelan geser) dengan kontrol manual atau kaki (pedal).

Keistimewaan generator antara lain frekuensi operasi yang tinggi. Penggunaan sirkuit mikro digital memungkinkan penerapan VCO yang relatif sederhana dan murah dengan frekuensi operasi hingga 7,5...8 MHz (Gbr. 1). Untuk sebagian besar generator nada digital dengan tangga nada musik yang ditempa secara merata, biasanya terdiri dari 12 penghitung identik dengan faktor konversi interval berbeda, frekuensi clock (terdepan) diperlukan dalam kisaran 1...4 MHz. Oleh karena itu, karakteristik generator harus sedemikian rupa sehingga dapat memberikan linearitas yang diperlukan dalam batas frekuensi tersebut.

Prinsip pengoperasian generator didasarkan pada pembentukan pulsa, yang durasinya dapat disesuaikan, oleh dua pembentuk tegangan identik yang ditutup dalam sebuah cincin. Jadi, penurunan pulsa pada keluaran satu pembentuk menyebabkan munculnya muka pulsa berikutnya pada keluaran yang lain, dan seterusnya. Pengoperasian perangkat diilustrasikan oleh diagram waktu yang ditunjukkan pada Gambar. 2. Sampai saat t 0, tegangan kendali adalah nol. Ini berarti bahwa pada titik A dan B, sinyal dengan level logis 0 telah ditetapkan, karena arus input yang mengalir dari elemen DD1.1 dan DD1.2 (tidak melebihi sekitar 1,6 mA) ditutup ke kabel biasa melalui resistor R1 dan R2 dan resistansi keluaran kecil dari sumber tegangan kontrol. Level 1 saat ini aktif pada keluaran inverter DD1.1 dan DD1.2, sehingga pemicu RS pada elemen DD1.3 dan DD1.4 akan disetel secara sewenang-wenang ke salah satu keadaan stabil. Mari kita asumsikan, untuk lebih jelasnya, bahwa keluaran langsung (bagian atas rangkaian) mempunyai sinyal 1, dan keluaran terbalik mempunyai sinyal 0.

Ketika tegangan positif tertentu muncul pada input kontrol pada saat t 0, arus akan mengalir melalui resistor R1 dan R2. Dalam hal ini, pada titik A tegangan akan tetap mendekati nol, karena arus mengalir melalui resistor R1 ke kabel biasa melalui resistansi rendah dioda VD1 dan rangkaian keluaran elemen DD1.4. Di titik B, tegangan akan meningkat, karena dioda VD2 ditutup pada level tinggi dari output elemen DD1.3. Arus yang melalui resistor R2 akan mengisi kapasitor C2 menjadi 1,1...1,4 V dalam waktu tergantung pada kapasitasnya, resistansi resistor R2 dan nilai tegangan kontrol. Ketika U ynp meningkat, laju pengisian kapasitor meningkat dan mengisi daya ke tingkat yang sama dalam waktu yang lebih singkat.

Segera setelah tegangan pada titik B mencapai ambang peralihan elemen DD1.2, outputnya akan disetel ke level 0, yang akan mengalihkan pemicu RS. Sekarang keluaran langsung akan memiliki level 0, dan keluaran terbalik akan memiliki level 1. Hal ini akan menyebabkan pelepasan kapasitor C2 dengan cepat dan penurunan tegangan, dan kapasitor C1 akan mulai terisi. Akibatnya, pemicunya akan beralih lagi dan seluruh siklus akan berulang.

Peningkatan tegangan kontrol (periode waktu t 1 ...t 2, Gambar 2) menyebabkan peningkatan arus pengisian kapasitor dan penurunan periode osilasi. Beginilah cara frekuensi osilasi generator dikontrol. Arus input yang mengalir dari elemen TTL ditambahkan ke arus sumber tegangan kontrol, yang memungkinkan untuk memperluas batas sinyal kontrol, karena dengan resistansi resistor R1 dan R2 yang tinggi, pembangkitan dapat dipertahankan bahkan pada U ynp = 0. Namun, arus ini ditandai dengan ketidakstabilan suhu, yang mempengaruhi stabilitas frekuensi pembangkitan. Sampai batas tertentu, stabilitas suhu generator dapat ditingkatkan dengan menggunakan kapasitor C1 dan C2 dengan TKE positif, yang akan mengkompensasi peningkatan kebocoran yang tidak terkendali. masukan arus elemen DD1.1 dan DD1.2 dengan perubahan suhu.

Periode osilasi tidak hanya bergantung pada resistansi resistor R1 dan R2 serta kapasitansi kapasitor C1 dan C2, tetapi juga pada banyak faktor lainnya, sehingga penilaian periode yang akurat sulit dilakukan. Jika kita mengabaikan waktu tunda sinyal pada elemen DD1.1-DD1.4 dan mengambil nilai tegangan logisnya 0, serta tegangan ambang dioda VD1 dan VD2 sama dengan nol, maka pengoperasian generator dapat dijelaskan dengan ekspresi: T 0 =2t 0 =2RC*ln( (I e R+U kontrol)/(I e R+U kontrol -U sp)), diperoleh berdasarkan solusi persamaan diferensial:

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

di mana R dan C adalah peringkat rangkaian pewaktuan; Uc - tegangan pada kapasitor C; Usp - nilai tegangan maksimum (ambang batas) Uc; U ynp - tegangan kontrol; I e - nilai rata-rata arus bocor masukan elemen TTL; t 0 - durasi pulsa; T 0 - periode osilasi. Perhitungan menunjukkan bahwa rumus pertama sangat akurat sesuai dengan data eksperimen pada Uynp>=Usp, dan nilai rata-rata dipilih: I e = 1,4 mA; Usp = 1,2 V. Selain itu, berdasarkan analisis persamaan diferensial yang sama, kita dapat sampai pada kesimpulan bahwa

(Saya memiliki kontrol R+U)/(Saya mengontrol R+U -Usp)>0,

yaitu, jika I e R/(I e R-Usp)>0, maka perangkat beroperasi pada Uynp≥0; Kesimpulan ini dikonfirmasi oleh pengujian eksperimental perangkat. Namun demikian, stabilitas dan keakuratan operasi VCO terbesar dapat dicapai dengan Ucontrol ≥ Usp = 1.2..1.4 V, yaitu dalam rentang frekuensi 0.7...4 MHz.

Rangkaian generator nada praktis untuk EMI atau EMC polifonik ditunjukkan pada Gambar. 3. Batas frekuensi pengoperasian (dengan kontrol U ≥ 0,55...8 V) - 0,3...4,8 MHz. Nonlinier karakteristik kontrol (pada frekuensi dalam 0,3...4 MHz) tidak melebihi 5%.

Input 1 menerima sinyal dari generator envelope untuk mengontrol pergeseran frekuensi audio secara otomatis. Dengan sedikit kedalaman modulasi (5...30% nada), tiruan nada suara gitar bass, serta instrumen petik dan perkusi lainnya tercapai, di mana nada intonasi suara pada momen ekstraksinya sedikit menyimpang dari norma (biasanya meningkat secara tiba-tiba selama serangan suara dan kemudian dengan cepat menurun ke nilai normalnya).

Input 2 disuplai dengan tegangan kontrol konstan dari pengontrol glissando manual atau pedal. Masukan ini digunakan untuk mengatur atau mengubah (mengubah urutan) nada suara dalam dua oktaf, serta menggeser nada akord atau suara nada yang meniru, misalnya, timbre klarinet, trombon, atau suara.

Input 3 disuplai dengan sinyal sinusoidal, segitiga atau gigi gergaji dari generator vibrato. Resistor variabel R4 mengatur tingkat vibrato dalam 0...+-0,5 nada, serta tingkat deviasi frekuensi hingga +-1 oktaf atau lebih ketika sakelar SA1 ditutup. Dengan frekuensi modulasi tinggi (5...11) Hz) dan kedalaman +-0.5...1.5 oktaf, suara nada kehilangan kualitas musiknya dan memperoleh karakter sinyal kebisingan, mengingatkan pada gemuruh atau gemerisik yang tumpul. bilah kipas. Pada frekuensi rendah (0,1...1 Hz) dan kedalaman yang sama, efek yang sangat berwarna dan ekspresif dapat dicapai, mirip dengan suara “mengambang” ukulele.

Sinyal dari keluaran generator nada harus diumpankan ke masukan pengkondisi sinyal digital dengan skala musik yang setara.

Pada penguat operasional DA1 berisi penambah sinyal kontrol yang aktif. Sinyal dari keluaran penambah diumpankan ke masukan VCO, yang dibuat menggunakan elemen logika DD1.1-DD1.4. Selain VCO, perangkat ini berisi osilator kuarsa teladan yang dirakit pada elemen DD2.1, DD2.2, serta rangkaian pembagi frekuensi dua oktaf pada pemicu sirkuit mikro DD3. di-clock oleh generator ini. Generator dan trigger menghasilkan tiga sinyal sampel dengan frekuensi 500 kHz, 1 dan 2 MHz. Ketiga sinyal ini dan sinyal dari keluaran VCO diumpankan ke masukan sakelar elektronik yang dipasang pada elemen kolektor terbuka DD4.1-DD4.4.

Sakelar ini, dikendalikan oleh sakelar SA2-SA5, memiliki beban yang sama - resistor R13. Rangkaian keluaran elemen membentuk perangkat dengan fungsi logika OR. Ketika salah satu saklar meneruskan sinyal clocknya ke output, saklar yang lain ditutup rendah oleh saklar. Level tinggi untuk suplai ke input R dari pemicu D DD3.1 dan DD3.2 dan ke kontak sakelar SA2-SA5, lepaskan dari output elemen DD2.4.

Osilator kuarsa dengan pembagi frekuensi memainkan peran tambahan dan berfungsi terutama untuk penyesuaian operasional VCO atau “menggerakkan” instrumen dalam mode “Organ”, dengan sakelar SA3, SA4, SA5 (“4”, “8”, “16 ”” ) memungkinkan Anda untuk menggeser nada EMR, masing-masing, dari register terendah sebanyak satu atau dua oktaf ke atas.

Kerugian dari generator termasuk stabilitas suhu yang relatif rendah, yang dalam hal ini tidak terlalu penting, dan nonlinier yang signifikan dari karakteristik kontrol VCO di tepi rentang, terutama pada frekuensi yang lebih rendah dari rentang operasi generator.

Pada Gambar. Gambar 4 menunjukkan ketergantungan frekuensi pembangkitan yang diukur secara eksperimental pada tegangan kontrol: 1 - untuk generator sesuai dengan rangkaian pada Gambar. 1, 2 - gbr. 3.

Perangkat ini dirakit pada papan sirkuit tercetak yang terbuat dari laminasi fiberglass foil setebal 1,5 mm.

Chip seri K155 dapat diganti dengan chip serupa dari seri K130 dan K133; K553UD1A - ke K553UD1V, K553UD2, K153UD1A, K153UD1V, K153UD2. Alih-alih D9B, Anda dapat menggunakan dioda seri ini dengan indeks huruf apa saja, serta D2V, D18, D311, GD511A. Misalnya, lebih baik memilih kapasitor C4 dan C5 dengan TKE positif. KT-P210. KPM-P120, KPM-P33, KS-P33, KM-P33, K10-17-P33, K21U-2-P210, K21U-3-P33. Kapasitor C7, C10, C11 - K50-6.

Perhatian khusus harus diberikan pada perlindungan perangkat secara hati-hati. Konduktor keluaran harus dipelintir menjadi kabel dengan jarak 10..30 mm.

Generator nada yang dipasang dengan benar tidak memerlukan penyesuaian dan mulai bekerja segera setelah daya tersambung. Tegangan kontrol pada input VCO tidak boleh melebihi 8...8.2 V. Stabilitas frekuensi generator dipengaruhi secara negatif oleh perubahan tegangan suplai 5 V, sehingga harus diberi daya dari sumber dengan koefisien stabilisasi yang tinggi.

I. BASKOV, desa Poloska, wilayah Kalinin.

LITERATUR

V.Bespalov. Pembagi frekuensi untuk EMR polifonik. - Radio, 1980, No.9.
L.A.Kuznetsov. Dasar-dasar teori, desain, produksi dan perbaikan ESDM. - M.: Industri ringan dan makanan. 1981.

Lebih baik tidak menjelaskannya, tetapi melihat semuanya sekaligus:

Mainan yang lucu bukan? Tapi melihat adalah satu hal, tapi melakukannya dengan tangan Anda sendiri adalah hal lain, jadi mari kita mulai!

Diagram perangkat:

Saat mengubah resistansi antara titik PENCIL1 dan PENCIL2, synthesizer menghasilkan melodi dengan nada berbeda. Bagian yang bertanda * mungkin tidak dapat dipasang. Alih-alih transistor T1, KT817 lebih cocok; BC337, bukannya Q1 - KT816; SM327. Perlu diketahui bahwa pinout transistor asli dan analog berbeda. Anda dapat mengunduh papan sirkuit cetak yang sudah jadi di situs web penulis.

Saya akan merakit sirkuit dengan sangat kompak (yang saya tidak menyarankan pemula melakukannya) di papan tempat memotong roti, jadi inilah versi tata letak sirkuit saya:

Di sisi sebaliknya, semuanya terlihat kurang rapi:

Sebagai housing saya akan menggunakan tombol dari pelindung lonjakan arus:

Dalam kasus ini:

Saya memasang speaker dan blok terminal mahkota ke lem panas:

Perangkat lengkap:

Saya juga menemukan diagram yang disederhanakan:

Prinsipnya semuanya sama, hanya deritnya yang lebih pelan.

Kesimpulan:

1) Lebih baik menggunakan pensil 2M (kelembutan ganda), gambarnya akan lebih konduktif.

2) Mainannya menarik, tetapi menjadi membosankan setelah 10 menit.

3) Setelah Anda bosan dengan mainan itu, Anda dapat menggunakannya untuk tujuan lain - membunyikan sirkuit, menentukan perkiraan hambatannya dengan telinga.

Dan terakhir, video menarik lainnya:

Gambar 1 menunjukkan rangkaian generator sederhana yang dirancang terutama untuk menguji peralatan frekuensi rendah dan mengidentifikasi kesalahan di dalamnya.

Generator mempunyai satu frekuensi tetap 1000 Hz, yang nilainya diatur oleh resistor R1. Level sinyal keluaran ditentukan oleh posisi penggeser resistor R13. Rangkaian ini mempunyai sistem pendukung sinyal keluaran pada level tertentu, terdiri dari elemen VT1, VD2, R10, R11, C6. Tingkat respons sistem pemeliharaan tegangan keluaran otomatis diatur menggunakan resistor R11. Koefisien harmonik generator ini relatif tinggi, sehingga dapat digunakan untuk mengukur distorsi nonlinier pada peralatan frekuensi rendah. Oleh karena itu, pada output generator ini, Anda perlu memasang filter low-pass - LPF. Filter seperti itu. Dilengkapi dengan low-pass filter, generator ini memiliki sinyal nada yang sangat bersih dengan tingkat distorsi nonlinier seperseribu persen. Generator harus diberi daya dari sumber yang stabil arus searah dengan tegangan 5...12V. Skema dan gambar papan sirkuit tercetak dapat diunduh di sini.

Anda dapat membuat generator sinyal nada intermiten sesuai dengan diagram pada Gambar. 5.3. Hal ini memungkinkan Anda untuk mengontrol awal pengoperasian rangkaian dengan memasok tegangan suplai ke input DA1/4. Namun dalam kasus di mana perlu menggunakan dua pengatur waktu agar perangkat dapat beroperasi, akan lebih mudah untuk mengambil sirkuit mikro yang sudah memilikinya dalam satu paket (lihat Tabel 4.2).

Beras. 5.3. Generator sinyal intermiten berdasarkan dua pengatur waktu

Varian generator yang dibuat dengan pengatur waktu ganda ditunjukkan pada Gambar. 5.4 dan 5.5. Menghidupkan pengatur waktu dalam mode generator pulsa simetris (Gbr. 5.4, b) memungkinkan Anda mengurangi jumlah elemen yang diperlukan. Sirkuit ini bersifat universal - dimungkinkan untuk menyesuaikan frekuensi suara dan interval pengulangan dalam rentang yang luas.

Pada Gambar. Gambar 5.5 menunjukkan diagram generator yang menghasilkan sinyal untuk mengoperasikan panggilan telepon dengan interval 10 detik. Untuk tujuan ini, digunakan transformator penambah tegangan frekuensi rendah 12 hingga 70...100 V.

Generator sinyal suara intermiten yang paling sederhana dapat dijalankan pada satu pengatur waktu jika Anda menggunakan LED yang berkedip. Misalnya, LED L-36B, L-56B, L-456B dan beberapa lainnya sudah memiliki pemutus di dalamnya (tersedia dalam berbagai warna cahaya).

Beras. 5.4. Sirkuit penghasil nada terputus-putus: a - opsi 1.6 - opsi 2

LED harus dihidupkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 5.6. Dalam hal ini, frekuensi semburan bolak-balik bergantung sepenuhnya pada parameter LED yang digunakan. Biasanya periode kedipannya berada pada interval 0,5...1 detik. Ini cukup memadai untuk perangkat alarm. Frekuensi pengisian paket (dengan sinyal suara) tergantung pada nilai elemen C1-R1.