Générateur de fonctions à large plage. Schéma, description

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Générateur de fonctions à large plage. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Ayant décidé de construire un générateur de mesure pour un laboratoire domestique, les radioamateurs optent depuis peu de plus en plus pour un système de relaxation fermé composé d'un intégrateur et d'un comparateur. Cela s'explique par le fait que de tels générateurs sont généralement plus faciles à fabriquer que les générateurs de signaux sinusoïdaux et que leurs capacités sont beaucoup plus larges. Cependant, lors de l'utilisation d'amplificateurs opérationnels de séries largement utilisées (K140, K153, K553, etc.), il n'est pas possible d'obtenir un taux d'augmentation élevé de la tension de sortie de l'intégrateur et un temps de « réponse » court du comparateur. , par conséquent, la fréquence limite supérieure de la plupart des générateurs décrits dans la littérature radioamateur ne dépasse pas 10. ..20 kHz.

(cliquez pour agrandir)

Dans l'appareil proposé à l'attention des radioamateurs, l'ampli opérationnel K574UD1B est utilisé comme intégrateur (taux de montée de tension de sortie - 50 V/μs, fréquence de gain unité - 10 MHz), et le comparateur est réalisé sur des éléments du K155LA3. microcircuit (temps de retard - pas plus de 30...40 ns) . Cela a permis d'élargir la gamme de fréquences générées jusqu'à 1 MHz. Le générateur produit des tensions de formes rectangulaires, triangulaires et sinusoïdales, ainsi que des impulsions rectangulaires avec des niveaux TTL et une durée réglable de 0,5 μs à 1200 0 ms. La tension de sortie peut être modifiée entre 1...1,5 V. Le coefficient harmonique du signal sinusoïdal ne dépasse pas 100 %. L'impédance de sortie du générateur est d'environ XNUMX Ohms.

En plus de l'intégrateur (OA DA1) et du comparateur (DD1) déjà mentionnés, le générateur comprend un émetteur-suiveur (VT1), un pilote de tension sinusoïdale (VT2), un amplificateur d'échelle (OA DA2, VT7) et un étage tampon ( VT4, DD2.1). Déclencheur RS (DD2.2, DD2.3). deux vibrateurs simples (DD3.1, DD3.2) et trois stabilisateurs de tension à transistor (VT3, VT5, VT6). L'appareil est alimenté par une source de tension bipolaire stabilisée de ± 12 V. Le courant consommé par la source de tension positive ne dépasse pas 180 mA, la tension négative est de 80 mA.

Des impulsions rectangulaires provenant de la sortie du comparateur (broche 6 de l'élément DD1.2) sont fournies à l'entrée inverseuse de l'intégrateur de l'ampli-op DA1. A la sortie de ce dernier, une tension triangulaire est générée, qui commande le comparateur via l'émetteur suiveur du transistor VT1. Le commutateur SA1 modifie grossièrement la fréquence d'oscillation et la résistance variable R1 la modifie en douceur. La résistance réglable R16 est utilisée pour définir l'amplitude et R17 est utilisée pour définir la composante constante de la tension triangulaire. Le mode de fonctionnement requis du comparateur est assuré en alimentant la broche 7 (commune) du microcircuit DD1 avec une tension de -2 V depuis la sortie du stabilisateur sur le transistor VT3, et la broche 14 avec une tension de +3,2 V depuis la sortie du stabilisateur sur le transistor VT5.

Les oscillations triangulaires de l'émetteur du transistor VT1 entrent dans une cascade réalisée sur le transistor à effet de champ VT2, où une tension sinusoïdale en est formée. Depuis la source du transistor, un signal sinusoïdal est fourni à la section de commutation SA2.2. Des tensions de formes triangulaires et rectangulaires sont également fournies ici - via les résistances R18 et R22 - et sont extraites respectivement de l'émetteur du transistor VT1 et de la sortie de l'élément comparateur DD1.2. Le signal sélectionné par le commutateur SA2 (son amplitude est régulée par la résistance variable R27) est amplifié par un amplificateur d'échelle réalisé sur l'ampli opérationnel DA2 et le transistor VT7, et est envoyé à un atténuateur à gradins - diviseur de tension R24-R26, et de celui-ci via section de commutation SA3.2 et résistance R32 - à la prise de sortie XS1.

Des impulsions rectangulaires avec un niveau TTL sont fournies à la section de commutation SA3.2 à partir de la sortie de l'étage tampon assemblé sur le transistor VT4 et l'élément DD2.1. Ils déclenchent également le vibrateur unique DD3.1, qui est connecté à la sortie de l'appareil dans les deuxième et troisième positions (hautes) du commutateur. La durée des impulsions est ajustée en commutant les condensateurs C9-C12 et en modifiant la résistance de la résistance variable R3 du circuit de synchronisation.

Le deuxième microcircuit one-shot DD3 est utilisé dans le générateur d'impulsion unique (connecté à la sortie de l'appareil dans les quatrième et cinquième positions du commutateur SA3). Lorsque vous appuyez sur le bouton SB1, le déclencheur RS sur les éléments DD2.2, DD2.3 change d'état et déclenche le one-shot DD3.2 avec une chute positive de la tension de sortie. Comme dans le cas précédent, la durée d'impulsion requise est réglée avec l'interrupteur SA2.1 et la résistance R3.

L'appareil offre la possibilité d'utiliser les chutes de tension aux sorties d'un déclencheur RS comme signal de sortie lorsque vous appuyez sur le bouton SB1 (les sixième et septième positions du commutateur SA3).

La configuration du générateur commence par l'équilibrage de l'amplificateur d'échelle (DA2, VT7). Pour ce faire, les commutateurs SA1-SA3 sont réglés respectivement sur les positions « 0,1...1 kHz », « 30...1200 ms » et « 1:1 », mettez sous tension et utilisez la résistance d'ajustement R31 pour atteindre zéro. tension à la prise de sortie XS1. Ensuite, à l'aide de la résistance d'ajustement R19, réglez la tension sur la broche 7 du microcircuit DD1 sur -2 V. Et à l'aide de la résistance d'ajustement R33, réglez la tension sur +3,2 V sur sa broche 14. Après cela, connectez un oscilloscope à la sortie de l'appareil, déplacez l'interrupteur SA2 vers la position supérieure (selon le schéma) et les mêmes résistances d'ajustement R19, R33 garantissent que les impulsions rectangulaires sur l'écran de l'oscilloscope deviennent symétriques (par rapport au niveau 0).

Ensuite, le commutateur SA2 est réglé sur la deuxième position (haute) et, en déplaçant le curseur de la résistance R1 vers le bas (selon le schéma), la résistance trimmer R6 équilibre le signal triangulaire. La symétrie de cette dernière ne doit pas être violée lors du déplacement du curseur de la résistance R1 vers une autre position extrême. L'absence de composante constante de ce signal est obtenue à l'aide de la résistance d'ajustement R17.

La distorsion non linéaire de la tension sinusoïdale est minimisée en éliminant la résistance R16 en réglant le commutateur SA2 sur la troisième position.

Après cela, le moteur de la résistance variable R27 est déplacé vers la position supérieure (selon le schéma) et la résistance R29 est sélectionnée jusqu'à ce qu'une tension de 1 V soit obtenue à la sortie de l'appareil. Les mêmes tensions de formes rectangulaires et triangulaires sont obtenues en sélectionnant les résistances R22 et R18.

Enfin, le condensateur C8 est sélectionné jusqu'à ce que la fréquence limite supérieure des oscillations générées soit égale à 1 MHz.

Il convient de noter que si vous le souhaitez, la fréquence maximale du générateur peut être augmentée jusqu'à 2...2,5 MHz. Pour ce faire, le condensateur C8 doit être exclu et la résistance de la résistance R16 doit être augmentée à 6,8...10 kOhm. Certes, dans ce cas, il y aura des difficultés pour obtenir un signal sinusoïdal, car avec une augmentation de la résistance spécifiée, l'amplitude de la tension triangulaire diminuera. La solution pour sortir de cette situation consiste à introduire un amplificateur avec une réponse en fréquence linéaire (dans la bande de fréquence 0...3 MHz) entre l'intégrateur et le générateur de tension sinusoïdale.

A. Ishutinov

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