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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Générateur de fonctions universel. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure L'introduction des fonctions de balayage de fréquence et de générateur de marques dans le générateur fonctionnel relativement simple du microcircuit MAX038 permet d'effectuer diverses mesures, réglages et surveillance des performances de divers équipements électroniques dans une large gamme de fréquences. Les possibilités d'application intéressantes de ce générateur peuvent être obtenues en introduisant des composants similaires dans d'autres générateurs fonctionnels, dont les descriptions ont été publiées dans notre revue au cours des deux ou trois dernières années. Lors de la réalisation d'un certain nombre de mesures, un générateur de fonctions, ainsi qu'un multimètre et un oscilloscope, sont un appareil obligatoire, peut-être inclus dans le complexe principal nécessaire du laboratoire domestique d'un radioamateur. Un générateur de fréquence à balayage peut également s'avérer indispensable pour étudier, par exemple, les caractéristiques amplitude-fréquence. Il permet d'observer des changements de caractéristiques en fonction des variations des paramètres des circuits étudiés, et dans certains cas le temps de mise en place des circuits résonants peut être des dizaines voire des centaines de fois inférieur à celui de la méthode classique d'étude de la réponse en fréquence. par points. Habituellement, dans les générateurs fonctionnels simples avec une petite plage de fréquences, il n'y a aucun ajustement pour le rapport cyclique des impulsions rectangulaires, ainsi que pour le temps aller et retour de la tension en dents de scie, et il n'y a aucune possibilité d'obtenir une fréquence ou une impulsion. -signal modulé en largeur. Quant aux générateurs de fréquences à balayage, ils comportent généralement de nombreux circuits résonants, ils sont difficiles à mettre en place et leur fabrication dépasse souvent les capacités des radioamateurs, même moyennement qualifiés. Dans les unités de contrôle de fréquence simples [2], il n'y a généralement pas de signaux d'étiquette de fréquence et, par conséquent, sans fréquencemètre, de tels dispositifs sont très peu utiles. Le générateur proposé à l'attention des concepteurs radioamateurs est exempt des inconvénients énumérés. La majeure partie de l'appareil est assemblée sur des puces numériques, ce qui simplifie au maximum sa configuration. Même un radioamateur peu expérimenté peut y parvenir. La description fournit des recommandations pour modifier certaines caractéristiques « selon votre goût ». Principales caractéristiques techniques du générateur La gamme de fréquences de fonctionnement est divisée en neuf sous-gammes : 1) 0,095Hz...1,1Hz; 2) 0,95 Hz... 11 Hz ; 4) 95Hz...1100Hz; 5) 0,95 kHz...11 kHz ; 6) 9,5 kHz...110 kHz ; 7) 95 kHz...1100 kHz ; 8) 0,95MHz... 1MHz ; 9) 9MHz...42MHz*. Forme du signal de sortie : rectangulaire, sinusoïdale, triangulaire, en dents de scie. L'oscillation de la tension de sortie de crête à crête (à une résistance de charge RH = 50 Ohms) est de 1 V. Le rapport cyclique des impulsions rectangulaires est de 0,053... 19. Le réglage de la fréquence et du rapport cyclique du signal de sortie sont mutuellement indépendants. Les signaux d'étiquette de fréquence peuvent être définis à des intervalles de 10 et 1 MHz, 100, 10 et 1 kHz et 100 Hz. La fréquence de modulation maximale aux entrées PWM et FM est de 2 MHz, l'écart de fréquence Fo (FM) par un signal de modulation externe peut atteindre ±50 %. La base du générateur (son schéma est représenté sur la Fig. 1) est le microcircuit MAX038 de MAXIM, dont une description détaillée est donnée dans [1].
« Déviation » se trouve dans la position la plus basse du diagramme. La forme du signal de sortie du générateur est déterminée par les niveaux logiques aux entrées AO, A1 et dépend de la position du commutateur SA6. L'influence de l'instabilité des signaux de commande des entrées AO et A1 sur l'instabilité globale de la fréquence de génération a été constatée. Pour minimiser cet effet, les condensateurs C12, C13 sont conçus pour réduire le niveau d'interférence et d'ondulation de la source d'alimentation. La fréquence du signal généré dépend de la capacité CF connectée à la broche COSC (condensateurs C1 - C8), de la tension à l'entrée SADJ et du courant entrant à l'entrée IIN. La sous-bande est sélectionnée à l'aide du commutateur SA1. Un ajustement fluide de la fréquence au sein de la sous-bande se produit à l'entrée IIN. La quantité de courant fournie à l'entrée est déterminée par la résistance des résistances R12, R13, le gain de l'ampli opérationnel DA1.1 et la position du curseur de la résistance variable R 20. Pour les sous-gammes 2 à 8, il est de 21.. 240 µA. Lors du passage à la 9ème sous-bande, l'échelle de gain de DA1.1 augmente en raison d'une diminution de la rétroaction (introduction de R19) et la valeur actuelle IIN augmente jusqu'à 160...750 μA. Cela est nécessaire en raison de la limite de capacité CF de 20 pF. Lors du passage à la première sous-bande, R17 est introduit, réduisant par dix la chute de tension aux bornes de R20, R21 et réduisant en conséquence IIN à 2,1...24 µA. Ainsi, pour les sous-gammes 1 à 8, le coefficient de chevauchement est de 11 et lors du passage d'une sous-gamme à une autre, la fréquence de sortie change 10 fois, ce qui permet d'utiliser une échelle graduée pour des changements de fréquence en douceur. La neuvième fourchette nécessite une échelle distincte, elle est plus étendue, le coefficient de chevauchement est d'environ 4,7. Pour chaque instance spécifique de DA2, il est préférable de sélectionner expérimentalement la largeur de la neuvième plage en fonction de la valeur de la fréquence de coupure du microcircuit. Dans tous les cas, pour élargir, rétrécir ou décaler les plages de fréquences, vous pouvez utiliser les formules suivantes : Fmin-UminR9/[CFR' (R12+R13)] ; Fmax UmaxR9/[CFR' (R12+R13)], où Umin= 5R21/(R20+R21), Umax= 5, R' = R18 - pour les sous-gammes 1 à 8, R'= R19 - pour la sous-gamme 9 ; CF= C1 ...C8 (pour la sous-gamme correspondante). Les paramètres présentés dans les formules sont mesurés en conséquence : F - en kilohertz, U - en volts, R - en ohms, C - en picofarads. A noter que pour la première sous-bande, du fait de l'introduction de la résistance R17, les valeurs de Umin et Umax, substituées dans les formules de calcul de fréquence, doivent être réduites dix fois par rapport à celle obtenue. Les condensateurs C10, C11 sont conçus pour améliorer la stabilité de la tension de commande directe fournie à l'entrée 5 0U DA1.1. Le désaccord relatif en fréquence (±50% de F0) est réalisé par la résistance R4 (SA3 en position "F0"). Pour obtenir des oscillations modulées en fréquence, un signal de modulation externe est fourni à l'entrée FM et SA3 est déplacé vers la position supérieure du circuit (position FM). Pour la modulation de largeur d'impulsion, utilisez l'entrée PWM correspondante ; Le rapport cyclique est ajusté par la résistance R2. La notion de « facteur de service » est utilisée ici de manière quelque peu conditionnelle, plus précisément, il s'agit de la variation du rapport de l'alternance positive par rapport à la durée de la période en pourcentage : pour les oscillations rectangulaires c'est en réalité le rapport cyclique, mais pour les oscillations triangulaires, il s'agit du rapport entre les temps de course avant et arrière (le signal passe de la scie « droite » à « arrière »), pour un signal sinusoïdal - un changement (distorsion) de la forme du signal. Ce dernier peut être utile pour minimiser la distorsion harmonique du générateur en ajustant la forme de l'onde sinusoïdale. L'amplitude des signaux de modulation pour les entrées FM et PWM ne doit pas être supérieure à ±2,3 V. Les commutateurs SA4, SA5 sont conçus pour désactiver le contrôle du rapport cyclique et de la fréquence aux entrées DADJ et FADJ de la puce DA2, tandis que le rapport cyclique est réglé sur 2 (50 %) et que la fréquence correspond exactement à celle définie par la résistance R20. . Le signal de sortie provient de la sortie OUT DA2 via la résistance R44 vers la prise « Sortie générateur 1 ». Les entrées des microcircuits COSC, DADJ, FADJ sont très sensibles aux bruits extérieurs, il est conseillé de les connecter aux interrupteurs avec un câble blindé ou de placer l'ensemble générateur dans un compartiment blindé. Pour réguler le niveau du signal de sortie, il est pratique d'utiliser un atténuateur externe connecté entre la sortie du générateur et l'entrée de l'appareil étudié. Nous pouvons recommander l'atténuateur donné dans [2], il fournit une plage d'atténuation de 0 à 64 dB par pas de 1 dB et est bien adapté en impédance d'entrée et de sortie. En mode oscillation de fréquence, l'entrée « √ » du générateur est connectée à la sortie correspondante de l'oscilloscope. Le contrôle de fréquence du contrôle de fréquence de manière synchrone avec le balayage de l'oscilloscope est effectué à l'aide de l'entrée NN de la puce DA2. Le signal de l'entrée va au condensateur C9, où la composante constante est coupée. Ensuite, à partir de la résistance variable R6, qui régule la plage du signal de commande et, par conséquent, la largeur de la bande d'oscillation du générateur, elle passe à l'amplificateur-additionneur inverseur DA1.1. Additionné à une composante constante, qui détermine la fréquence d'oscillation centrale et est régulée par la résistance R20, le signal est envoyé à l'entrée UN DA2. La diode Zener VD1 limite le courant maximum admissible pour l'entrée IIN à 750 μA. Le générateur d'étiquettes de fréquence se compose d'un oscillateur maître sur DD1.1 - DD1.3, de diviseurs sur DD3 et DD4, d'un déclencheur DD5.1 et d'un comparateur sur DA1.4. L'oscillateur maître à quartz produit un signal d'une fréquence de 10 MHz, qui est envoyé à l'entrée du diviseur DD3 (facteur de division 10). Ensuite, à partir de la sortie de DD3, un signal de 1 MHz est fourni à l'entrée du diviseur avec un rapport de division variable DD4. Selon la position du commutateur SA7.1, un signal d'une fréquence de 5.1 MHz, 10 MHz, ou un signal dont la fréquence est déterminée par le coefficient de division du DD1 sera présent à l'entrée C du déclencheur DD4 . Les entrées du déclencheur JK reçoivent un signal de la sortie SYNC DA2, dont la fréquence est égale à la fréquence du signal de sortie du générateur, et la phase est décalée de 90 degrés. Un filtre passe-bas sur les éléments R40, C22-C27 est connecté à la sortie de déclenchement (la fréquence de coupure est déterminée par la position de SA8). Ainsi, à l'entrée du comparateur DA1.4 on obtient des battements basse fréquence de la fréquence de sortie du générateur et des fréquences multiples de la fréquence à l'entrée d'horloge DD5.1. Plus les composantes ci-dessus sont situées le long de l’axe des fréquences, plus l’amplitude du battement est élevée. Par conséquent, avec un changement en douceur de la fréquence de sortie du signal du générateur, il y aura des salves du signal de battement à l'entrée de DA1.4, indiquant que la fréquence du signal de sortie du générateur est un multiple de la fréquence du signal d'étiquette. La largeur des salves (dans le temps) dépend de la bande passante du filtre passe-bas et est déterminée par la position de SA8, ceci afin d'obtenir des marques claires à différentes étendues et à différentes plages du générateur. La résistance R36 détermine le seuil de réponse du comparateur, coupant le bruit de battement en dessous d'une amplitude donnée. L'amplitude des marques est régulée par la résistance R46 et ajoutée au signal principal sur R45. Le coefficient de division DD4 est sélectionné par le commutateur SA7.2 et permet d'obtenir un signal avec des fréquences de 100, 10, 1 kHz, 100 Hz à la sortie du diviseur. Lorsque SA7 est dans les deux positions extrêmes (en haut du diagramme), DD4 compte une fois et s'arrête - il n'y a aucun signal à sa sortie Q. Pour étendre les capacités du générateur, vous pouvez compléter la grille de fréquences du signal tag avec l'ensemble de fréquences nécessaire, par exemple 465 kHz, pour régler la FI des récepteurs radio. Dans ce cas, le coefficient de division est choisi selon la formule : N \u1000d M (1R100 + 2R10 + 4RZ + P5) + PXNUMX, où N est le facteur de division ; M - module déterminé par le code pour Ka, Kb, Ks ; P1 - mille multiplicateur, déterminé par le code sur J2, J3, J4 ; Р2, РЗ, Р4 - facteurs de centaines, dizaines, unités, ils sont déterminés par le code sur J13-J16, J9-J12, J5-J8 ; P5 est le reste, déterminé par le code J1-J4. Une description détaillée du fonctionnement du microcircuit K564IE15 est donnée dans [3]. Le générateur dispose d'une sortie "Mark" séparée, qui peut être utile dans un certain nombre de mesures où il est nécessaire d'avoir une fréquence cristalline de référence. Le générateur audiofréquence auxiliaire du DA1.2 est assemblé selon un circuit standard, il peut être utilisé pour moduler le générateur principal par modulation de fréquence ou de largeur d'impulsion, ou comme générateur séparé. Le détecteur (Fig. 2) est assemblé à l'aide d'un circuit de doublement de tension et permet un fonctionnement dans la plage de 10 kHz à 50 MHz lors de l'utilisation d'une fréquence de balayage d'oscilloscope ne dépassant pas 100 Hz.
Pour étudier les circuits basse fréquence, la fréquence de balayage doit être très basse ; l'utilisation d'un oscilloscope conventionnel ne permet pas de voir la réponse en fréquence. Si vous disposez d'un oscilloscope à stockage, il est possible d'observer les caractéristiques de fréquence à partir d'une fréquence de 0,1 Hz. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser un autre circuit de synchronisation d'entrée, par exemple illustré sur la Fig. 3.
Aussi, à cet effet, il est préférable de réaliser une tête de détection séparée en augmentant la capacité des condensateurs C1 et C2 (voir Fig. 2). L'augmentation de leur capacité élargit la plage de fréquence par le bas, tout en réduisant simultanément la fréquence de balayage admissible de l'oscilloscope. Pour obtenir des notes aux basses fréquences, vous devez sélectionner le facteur de division DD4 approprié et utiliser un filtre de haute qualité au lieu du filtre sur R40, C22-C27 ; Il existe toujours une limitation : il est difficile d'isoler les battements aux basses fréquences. L'alimentation (Fig. 4) est assemblée selon le circuit habituel et produit des tensions d'alimentation de ±5 V et +12 V. Les courants de consommation sur les bus correspondants ne dépassent pas les limites spécifiées : +5 V - 300 mA ; -5 V - 100 mA, +12 V - 50 mA ; -12V-50mA.
L'appareil utilise des résistances MLT 0,125 ; SP, SP0, SP4 peuvent être utilisés comme variables. Les condensateurs de réglage de fréquence doivent avoir un petit TKE - les séries KLS, KM-5 (C5-C8), K73-9, K73-16, K73-17 (C2-C4) sont applicables. Condensateur polaire C1 - K52-1 à faible courant de fuite ; les condensateurs restants sont quelconques. Commutateurs SA1, SA6-SA8 - PG. Les microcircuits DD1 - DD3, DD5 sont remplaçables par des microcircuits similaires des séries K155, K555, K533, il vous suffit de prendre en compte le changement correspondant de la consommation de courant. Le microcircuit série 564 ou K564 (DD4) remplacera complètement le K561IE15. Un circuit imprimé pour le générateur n'a pas été développé. Lors du placement des éléments et des connexions sur la carte, il est nécessaire de séparer autant que possible tous les circuits associés aux entrées (broches 3-10) du DA2 des autres circuits. La configuration du générateur commence par la sélection des condensateurs C1-C6, de sorte que lors du changement de plage, la fréquence change exactement dix fois. Il est préférable de sélectionner en plus les condensateurs C7, C8 après l'assemblage final de la structure, car la capacité totale CF pour les sous-bandes 8,9 est affectée par la capacité du câble de connexion, du montage et d'autres capacités parasites. Après cela, deux échelles pour la résistance R20 sont calibrées (pour les sous-gammes 1-8 et 9). Ensuite, vérifiez la forme du signal de sortie en fonction de la position de SA6 et des limites de contrôle du rapport cyclique et du désaccord. La plage de leur réglage peut être modifiée en recalculant le diviseur R1-R4, en tenant compte du fait que les tensions aux entrées FADJ et DADJ doivent être comprises entre ±2,3 V. Ensuite, un signal de l'oscilloscope est appliqué à l'entrée « √ », l'entrée Y de l'oscilloscope est reliée à la sortie 7 DA1.1, le curseur de la résistance R20 est réglé au milieu d'une des sous-gammes, R6 est placé en position haute dans le schéma et en sélectionnant R5, ils assurent que le signal sur la broche 7 DA1.1 est compris entre 0,2 et 7,5 V. Cela correspond à la bande d'oscillation maximale. Au sein de la bande, la fréquence peut changer d'un facteur 300 ; pour réduire cette valeur, la résistance R5 est augmentée jusqu'à la valeur requise. La configuration du générateur d'étiquettes de fréquence commence par le réglage de la fréquence de l'oscillateur maître. Le fréquencemètre est connecté à la broche 6 de DD1.3 et en ajustant le condensateur C18, la fréquence est réglée à 10 MHz. Vérifiez ensuite que les fréquences aux fréquences de sortie des tags correspondent aux positions du commutateur SA7. Après cela, vérifiez la présence d'un signal de battement sur la broche 13 de DA1.4 et utilisez la résistance R36 pour régler le seuil de réponse du comparateur jusqu'à ce que des marques claires et étroites soient obtenues à la sortie de DA1.4. À ce stade, la configuration du générateur peut être considérée comme terminée. Le générateur de fréquence audio auxiliaire sur DA1.2 (voir Fig. 1) est ajusté en ajustant R23 jusqu'à ce qu'une génération stable d'un signal sinusoïdal soit obtenue. La configuration de l'alimentation consiste à régler les tensions de sortie appropriées à l'aide des résistances R1, R4, R6. Pour étudier la réponse en fréquence, l'installation est assemblée selon le schéma de la Fig. 5.
Le commutateur SA6 est déplacé vers la position de génération d'un signal sinusoïdal. L'emplacement attendu de la réponse en fréquence est défini par le commutateur SA1 et la résistance R20, et la résistance R6 est utilisée pour définir la bande d'oscillation (de vue) requise. À l’aide du commutateur SA7, sélectionnez les balises de fréquence requises. Le commutateur SA8 est utilisé pour obtenir des marques claires et stables sur l'écran de l'oscilloscope. En modifiant les paramètres de l'appareil étudié, on surveille l'évolution des points caractéristiques de la réponse en fréquence : en fréquence - par rapport aux repères, en amplitude - par rapport aux positions de l'atténuateur. *La fréquence supérieure de la neuvième sous-bande est déterminée par une instance spécifique du microcircuit MAX038 : sa valeur typique est d'environ 40 MHz, la minimale est de 20 MHz. littérature
Auteur : A.Matykin, Moscou
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