Круг генератора функција помоћу једног ИЦ 4049

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





У овом посту ћемо научити како да направимо 3 кола једноставних функција генератора користећи један ИЦ 4049 за генерисање тачних квадратних таласа, таласа троугла и синевава помоћу једноставних операција пребацивања.

Користећи само једну јефтину ЦМОС ИЦ 4049 и прегршт засебних модула, лако је створити робустан функцијски генератор који ће пружити низ од три таласна облика око и изван аудио спектра.



Сврха чланка била је створити основни, исплативи, генератор отворених извора фреквенције који је једноставан за конструкцију и који користе сви хобисти и лабораторијски професионалци.

Овај циљ је несумњиво постигнут, јер коло даје низ синусних, квадратних и троугластих таласних облика, а фреквенцијски спектар од отприлике 12 Хз до 70 КХз користи само једну ЦМОС шестоугаону претварач ИЦ и неколико засебних елемената.



Без сумње, архитектура можда неће донети ефикасност напреднијих кола, посебно у погледу конзистентности таласног облика на повећаним фреквенцијама, али је ипак невероватно згодан инструмент за аудио анализу.


За верзију Блуетоотх-а можете Прочитајте овај чланак


Блок дијаграм

Основе рада кола из горе приказаног блок дијаграма. Главни одељак генератора функција је генератор троугла / квадратних таласа који се састоји од интегратора и Сцхмитовог окидача.

Једном када је излаз Сцхмитт-овог окидача висок, напон који се враћа са Сцхмитт-овог излаза на улаз Интегратора омогућава да излаз Интегратора нагло падне негативно пре него што пређе доњи ниво излазног Сцхмитт-овог окидача.

У овој фази је излаз Сцхмитт окидача спор, тако да му мали напон који се враћа на улаз интегратора омогућава позитивно појачавање пре достизања горњег нивоа окидача Сцхмитт окидача.

Излаз Сцхмиттовог окидача поново се повисује, а излаз интегратора поново скаче негативан и тако даље.

Позитивни и негативни замах излаза интегратора представљају троугласти таласни облик чија се амплитуда израчунава помоћу Сцхмиттове хистерезе (тј. Разлике између високе и доње границе окидача).

Сцхмиттова производња окидача је, наравно, квадратни талас који се састоји од наизменичних високих и ниских излазних стања.

Излаз троугла испоручује се обликовачу диоде преко појачавача појачала, који заокружује врхове и падове троугла да би створио приближни сигнал синусног таласа.

Затим се сваки од 3 таласна облика може одабрати помоћу тросмерног преклопног прекидача С2 и испоручити на појачало излазног бафера.

Како круг функционише

коло једноставне функције генератора

Пун дијаграм кола генератора ЦМОС функције као што је приказано на горњој слици. Интегратор је у потпуности направљен помоћу ЦМОС претварача, Нл, док Сцхмиттов механизам укључује 2 претварача са позитивном повратном спрегом. То су Н2 и Н3.

Следећа слика приказује детаље пиноут-а ИЦ 4049 за примену у горњој шеми

Детаљи пиноут-а ИЦ 4049

Коло ради на овај начин узимајући у обзир да је П2 брисач тренутно на најнижој локацији, при чему је излаз Н3 висок, струја еквивалентна:

Уб - У1 / П1 + Р1

путује преко Р1 и п1, где Уб означава напон напајања, а Ут праг напона Н1.

Будући да ова струја није у могућности да се помери у улаз високе импедансе претварача, она почиње да путује према Ц1 / Ц2, у зависности од тога који је кондензатор преклопљен С1 у линији.

Пад напона на Ц1 се тако линеарно смањује тако да излазни напон Н1 расте линеарно пре него што се приближи доњем прагу напона Сцхмитт-овог окидача баш као што излаз Сцхмитт-овог окидача постаје низак.

Сада тренутни еквивалент -Оут / П1 + Р1 тече и кроз Р1 и кроз П1.

Ова струја увек тече кроз Ц1, тако да се излазни напон Н1 експоненцијално повећава док се не постигне максимални гранични напон Сцхмитт окидача, излаз Сцхмитт окидача не порасте и читав циклус започне испочетка.

Да би се одржала симетрија таласа троугла (тј. Исти нагиб и за позитивне и за негативне делове таласног облика), струје оптерећења и пражњења кондензатора морају бити идентичне, што значи да Уј, -Уи треба да буду идентични Ут.

Међутим, нажалост, Ут, који се одређује параметрима ЦМОС претварача, је обично 55%! Напон извора Уб = Ут је приближно 2,7 В са 6 В, а Ут приближно 3,3 В.

Овај изазов је превазиђен са П2 који захтева модификацију симетрије. Тренутно узмите у обзир да је тајландски Р-повезан са позитивном линијом напајања (позиција А).

Без обзира на подешавање П2, Сцхмиттов високи излазни напон увек остаје 11.

Ипак, када је излаз Н3 низак, Р4 и П2 успостављају потенцијални разделник такав да, на основу П2-ове конфигурације брисача, напон између 0 В и 3 В може да се врати назад у П1.

Ово осигурава да напон више није -Ут већ Уп2-Ут. У случају да је напон клизача П2 око 0,6 В, тада Уп2-Ут треба да буде око -2,7 В, стога би струје пуњења и пражњења биле идентичне.

Очигледно, због толеранције у вредности Ут, подешавање П2 треба извршити тако да одговара генератору специфичних функција.

У ситуацијама у којима је Ут мањи од 50 процената улазног напона, можда би било прикладно повезати врх Р4 са масом (положај Б).

Може се наћи неколико фреквенцијских скала, које ће бити додељене помоћу С1 12 Хз-1 кХз и 1 кХз до приближно 70 кХз.

Грануларну контролу фреквенције даје П1 који мења струју пуњења и пражњења Ц1 или Ц2, а тиме и фреквенцију кроз коју интегратор расте горе-доле.

Излаз квадратног таласа из Н3 шаље се у међуспремник појачала преко прекидача за одабир таласног облика, С2, који се састоји од неколико претварача пристрасних попут линеарног појачавача (паралелно спојених ради побољшања њихове ефикасности излазне струје).

Излаз троугластог таласа обезбеђује се преко међуспремничког појачала Н4, а одатле преко преклопног прекидача до излаза међуспремничког појачала.

Такође, троугао излаз из Н4 додаје се у синусни обликоватељ који се састоји од Р9, Р11, Ц3, Дл и Д2.

Д1 и Д2 повлаче мало струје до око +/- 0,5 волти, али њихов различити отпор пада изнад овог напона и логаритамски ограничава јачине и падове импулса троугла да би створио еквивалент синусном таласу.

Излаз синуса преноси се на излазно појачало преко Ц5 и Р10.

П4, који мења појачање Н4, а самим тим и амплитуду импулса троугла који се испоручује у облику синуса, мења транспарентност синуса.

Пренизак ниво сигнала, а амплитуда троугла била би испод прага напона диоде, и наставио би без промена, а превисок ниво сигнала, највиши и најнижи ниво би био снажно ошишан, пружајући тако лоше формиран синусни талас.

Улазни отпорници излазног међуспремника појачала изабрани су тако да сва три таласна облика имају номинални максимум до минималног излазног напона од око 1,2 В. Ниво излаза се може мењати помоћу П3.

Поступак постављања

Метода подешавања је једноставно промена симетрије троугла и чистоће синусног таласа.

Поред тога, симетрија троугла је идеално оптимизована испитивањем улаза квадратних таласа, јер се симетрични троугао ствара ако је радни циклус квадратног таласа 50% (размак од 1 до 1 марке).

Да бисте то урадили, мораћете да подесите унапред подешени П2.

У ситуацији када се симетрија повећава како се П2 брисач помера надоле према Н3 излазу, али није могуће постићи исправну симетрију, горњи део Р4 мора бити спојен у алтернативном положају.

Чистоћа синусног таласа се мења подешавањем П4 све док таласни облик „не изгледа савршено“ или променом минималног изобличења само ако постоји мерач изобличења који треба проверити.

Како напон напајања утиче на излазни напон различитих таласних облика, а самим тим и на чистоћу синуса, круг се мора напајати из робусног напајања од 6 В.

Када се батерије користе као батерије за напајање, никада их не би требало присиљавати да раде превише према доле.

ЦМОС ИЦ-ови који се користе као линеарни кругови одводе већу струју него у уобичајеном преклопном режиму, па стога напон напајања не сме бити већи од 6 В, иначе се ИЦ може загрејати услед велике топлотне дисипације.

Још један одличан начин изградње кола генератора функције може бити путем ИЦ 8038, као што је објашњено у наставку

Круг генератора функција помоћу ИЦ 8038

ИЦ 8038 је прецизни ИЦ таласни генератор, посебно дизајниран за стварање синусних, квадратних и троугластих излазних таласних облика, уграђивањем најмањег броја електронских компоненти и манипулација.

Његов опсег радне фреквенције могао би се одредити кроз 8 фреквенцијских корака, почевши од 0,001Хз до 300кХз, одговарајућим избором приложених Р-Ц елемената.

Фреквенција осциловања је изузетно стабилна без обзира на колебање температуре или напона напајања у широком опсегу.

Круг генератора функција помоћу ИЦ 8038

Поред тога, ИЦ 8038 функцијски генератор нуди радни опсег фреквенција до чак 1МХз. Сва три основна излаза таласног облика, синусоидни, троугласти и квадратни могу се истовремено приступити кроз појединачне излазне прикључке кола.

Фреквенцијски опсег 8038 се може мењати помоћу спољног напона, мада одзив можда неће бити врло линеаран. Предложени генератор функција такође пружа подесиву симетрију троугла и подесиви ниво изобличења синусног таласа.

Генератор функција помоћу ИЦ 741

Ово коло генератора функција засновано на ИЦ 741 пружа повећану свестраност теста у поређењу са типичним генератором сигнала синусног таласа, дајући квадратне и троугласте таласе од 1 кХз заједно, а истовремено је и јефтино и врло једноставно за конструисање. Изгледа да је излаз приближно 3В птп на квадратном таласу и 2В р.м.с. у синусном таласу. Преклопљени атенуатор може се брзо укључити ако желите бити нежнији према кругу који се испитује.

Како саставити

Почните да пуните делове на ПЦБ како је приказано на дијаграму распореда компонената и уверите се да сте правилно уметнули поларитет ценера, електролита и ИЦ-а.

Како поставити

Да бисте поставили коло једноставне функције генератора, само подесите РВ1 док синусни талас не буде мало испод нивоа одсецања. Ово вам пружа најефикаснији синусни талас кроз осцилатор. Квадрат и троугао не захтевају никаква специфична подешавања или подешавања.

Како то ради

  1. У овом кругу генератора функција ИЦ 741, ИЦ1 је конфигурисан у облику бечког осцилатора моста, који ради на фреквенцији од 1 кХз.
  2. Контролу амплитуде дају диоде Д1 и Д2. Излаз из овог ИЦ-а доводи се или у излазну утичницу или у круг за квадрат.
  3. Ово је повезано са СВ1а помоћу Ц4 и то је Сцхмидтов окидач (К1-К2). Зенер ЗД1 делује као окидач без хистеризације.
  4. Интегратор ИЦ2, Ц5 и Р10 генерише троугласти талас из улазног квадратног таласа.

Једноставан УЈТ функцијски генератор

Тхе унијункциони осцилатор приказана доле, један је од најлакших генератора тестера. Два излаза овог дају, наиме, таласасти облик тестере и низ окидачких импулса. Талас се креће од око 2В (тачка долине, Вв) до максималног врха (Вп). Вршна тачка се ослања на напајање Вс и одвојени однос БЈТ, који се може кретати од око 0,56 до 0,75, при чему је 0,6 уобичајена вредност. Период једне осцилације је отприлике:

т = - РЦ к 1н [(1 - η) / (1 - Вв / Вс)]

где „1н“ означава употребу природног логаритма. Узимајући у обзир стандардне вредности, Вс = 6, Вв = 2 и тхе = 0,6, горња једначина поједностављује на:

т = РЦ к 1н (0,6)

Коло генератора функција засновано на УЈТ

Будући да се пуњење кондензатора повећава, нагиб пила који расте повећава није линеаран. За многе аудио апликације ово једва да је важно. На слици (б) приказан је кондензатор за пуњење преко кола са константном струјом. То омогућава да се косина иде равно према горе.

Брзина пуњења кондензатора је сада константна, независна од Вс, иако Вс и даље утиче на тачку врха. Будући да струја зависи од појачања транзистора, не постоји једноставна формула за мерење фреквенције. Ово коло је дизајнирано за рад са ниским фреквенцијама и има имплементације као генератор рампе.

Коришћење оптичких појачала ЛФ353

Два опциона појачала користе се за конструкцију прецизног круга генератора таласа квадратних и троугластих таласа. Комплет ЛФ353 укључује два оптичка појачала ЈФЕТ која су најприкладнија за ову апликацију.

Фреквенције излазног сигнала израчунавају се по формули ф = 1 / РЦ . Коло показује изузетно широк опсег рада са готово никаквим изобличењима.

Р може имати било коју вредност између 330 Охм и око 4,7 М Ц може бити било које вредности од око 220пФ до 2уФ.

Баш као и горњи концепт, и два следећа појачала се користе синусни талас косинусни талас коло генератора функција.

Они генеришу готово идентичне фреквенцијске синусне сигнале, али изван фазе од 90 °, и стога се излаз другог опционог појачала назива косинусним таласом.

На учесталост утиче прикупљање прихватљивих вредности Р и Ц. Р је у опсегу 220к до 10М, Ц је између 39пФ и 22нФ. Веза између Р, Ц и / или је мало сложена, јер мора одражавати вредности других отпорника и кондензатора.

Користите Р = 220к и Ц = 18нФ као почетну тачку која даје фреквенцију од 250Хз. Зенер диоде могу бити диоде ниске снаге од 3,9 В или 4,7 В.

Генератор функција помоћу ТТЛ ИЦ

Пар капија а 7400 четворострука НАНД капија са два улаза представља стварно коло осцилатора за ово коло генератора ТТЛ функције. Кристал и подесиви кондензатор раде попут система повратне спреге преко улаза капије У1-а и излаза капије У1-б. Капија У1-ц функционише попут бафера између осцилатора и излазног ступња, У1-д.

Прекидач С1 делује попут ручно преклопљиве команде на вратима за пребацивање квадратног таласа излаза У1-д на пин 11 ОН / ОФФ. Са отвореним С1, како је назначено, квадратни талас се генерише на излазу, а када се затвори, квадратни таласни облик се искључује.

Прекидач се може заменити логичким улазом за дигитално управљање излазом. Готово идеалан синусни талас од врха до врха од 6 до 8 волти ствара се на тачки повезивања Ц1 и КСТАЛ1.

Импеданса на овом споју је врло велика и није у могућности да обезбеди директан излазни сигнал. Транзистор К1, постављен као појачало следиоца емитера, испоручује високу улазну импедансу синусном таласном сигналу и малу излазну импедансу спољном оптерећењу.

Коло ће покренути готово све врсте кристала и радиће са фреквенцијама кристала испод 1 МХз до изнад 10 МХз.

Како поставити

Постављање овог једноставног кола генератора ТТЛ функције може се брзо покренути са следећим тачкама.

Ако вам је доступан осцилоскоп, прикључите га на квадратни таласни излаз У1-д на пину 11 и поставите Ц1 у средиште опсега који даје најефикаснији излазни таласни облик.

Затим посматрајте излаз синусног таласа и подесите Ц2 да бисте добили најфинији таласни облик. Вратите се на контролно дугме Ц1 и фино га подесите амо-тамо док се на екрану опсега не постигне најздравији синусни излаз.

Листа делова

ОТПОРИ
(Сви отпорници су -ват, 5% јединица.)
РИ, Р2 = 560 охма
Р3 = 100к
Р4 = 1к

Полупроводници
У1 = ИЦ 7400
К1 = 2Н3904 НПН силицијумски транзистор

Кондензатори
Ц1, Ц2 = 50 пФ, кондензатор тримера
Ц3, Ц4 = 0,1 уФ, керамички кондензатор

Остало
С1 = СПСТ преклопни прекидач
КСТАЛ1 = Било који кристал (види текст)

Кристално најбоље контролисано коло синусног таласа

Следећи генератор таласног облика је двотранзисторски кристални осцилатор који одлично функционише, јефтин је за израду и не захтева завојнице или пригушнице. Цена првенствено зависи од кориштеног кристала, јер укупни трошкови осталих елемената не смеју износити неколико долара. Транзистор К1 и неколико суседних делова чине коло осцилатора.

Пут тла за кристал је усмерен помоћу Ц6, Р7 и Ц4. У споју Ц6 и Р7, што је прилично мали положај импедансе, РФ се примењује на појачало емитер-следбеник, К2.

Облик таласа на споју Ц6 / Р7 је заиста готово савршен синусни талас. Излаз на емитеру К2 креће се у амплитуди од око 2 до 6 волти од врха до врха, на основу К фактора вредности кристала и кондензатора Ц1 и Ц2.

Вредности Ц1 и Ц2 одлучују о опсегу фреквенција кола. За кристалне фреквенције испод 1 МХз, Ц1 и Ц2 треба да буду 2700 пФ (, 0027 п, Ф). За фреквенције између 1 МХз и 5 МХз, то могу бити кондензатори од 680 пФ и за 5 МХз и 20 МХз. можете применити кондензаторе од 200 пФ.

Можете пробати тестирање са вредностима тих кондензатора да бисте добили најфинији синусни излаз. Поред тога, подешавање кондензатора Ц6 може утицати на два излазна нивоа и укупан облик таласног облика.

Листа делова

ОТПОРИ
(Сви отпорници су -ват, 5% јединица.)
Р1-Р5-1к
Р6-27к
Р7-270-охм
Р8-100к
КАПАЦИТОРИ
Ц1, Ц2 — Погледајте текст
Ц3, Ц5-0,1-п.Ф, керамички диск
Ц6-10 пФ до 100 пФ, тример
СЕМИЦОНДУЦТОРС
К1, К2-2Н3904
КСТАЛ1 — Погледајте текст

Кружни круг тестерастог генератора

У кругу тестерастог генератора, делови К1, Д1-Д3, Р1, Р2 и Р7 су конфигурисани попут једноставног круга генератора са константном струјом који кондензатор Ц1 пуни константном струјом. Ова константна струја пуњења ствара линеарно растући напон преко Ц1.

Транзистори К2 и К3 су монтирани попут Дарлингтоновог пара да потисну напон кроз Ц1, до излаза без ефеката оптерећења или изобличења.

Чим се напон око Ц1 повећа на око 70% напона напајања, капија У1-а се активира, покрећући излаз У1-б да се повиси и накратко укључује К4 који и даље остаје УКЉУЧЕН док се кондензатор Ц1 празни.

Овим се завршава један циклус и започиње следећи. Излазном фреквенцијом кола управља Р7, који даје ниску фреквенцију од приближно 30 Хз и горњу фреквенцију од око 3,3 кХз.

Фреквенцијски опсег се може повећати смањењем вредности Ц1, а опадањем повећањем вредности Ц1. Да би се очувала вршна струја пражњења К4 под контролом. Ц1 не би требало да буде веће од 0,27 уФ.

Листа делова

Круг генератора функција који користи пар ИЦ 4011

Темељ овог кола је заправо Виен-мост осцилатор, који нуди синусни излаз. Из тога се накнадно извлаче квадратни и троугласти таласни облици.

Виен-мост осцилатор конструисан је помоћу ЦМОС НАНД капија Н1 до Н4, док се стабилизација амплитуде напаја транзистором Т1 и диодама Д1 и Д2.

Ове диоде, евентуално, морају бити усклађене са две, за најмања изобличења. Потенциометар за подешавање фреквенције П1 такође мора бити висококвалитетни стерео потенциометар са унутрашњим траговима отпора упареним са толеранцијом унутар 5%.

Унапред подешена Р3 даје могућност подешавања за најмање изобличења, а у случају да се за Д1, Д2 и П1 користе усклађени делови, укупно хармонијско изобличење може бити испод 0,5%.

Излаз Виен-мост осцилатора примењује се на улаз Н5, који је пристрасан у своје линеарно подручје и функционише као појачало. НАНД капије Н5 и Н6 колективно побољшавају и прекидају излаз осцилатора да би генерисали квадратни таласни облик.

На радни циклус таласног облика релативно утичу гранични потенцијали Н5 и Н6, али је у непосредној близини 50%.

Излаз капија Н6 испоручује се у интегратор изграђен помоћу НАНД капија Н7 и Н8, који се усклађује са квадратним таласом да би се добио троугласти таласни облик.

Амплитуда троугластог таласног облика засигурно зависи од фреквенције, а како интегратор једноставно није баш тачан, линеарност додатно одступа у односу на фреквенцију.

У стварности је варијација амплитуде заправо прилично тривијална, с обзиром на то да ће се генератор функција често користити заједно са миливолтметром или осцилоскопом и излаз се лако може проверити.

Круг генератора функција помоћу ЛМ3900 Нортон Оп Амп

Изузетно практичан генератор функција који ће смањити хардвер, а такође и цену, могао би да се конструише са једним Нортон четвороструким појачалом ИЦ ЛМ3900.

Ако се отпорник Р1 и кондензатор Ц1 уклоне из овог кола, резултујућа поставка биће уобичајена за генератор квадратних таласа Нортон-појачала, са временском струјом која улази у кондензатор Ц2. Укључивање интегришућег кондензатора Ц1 у генератор квадратних таласа ствара реално прецизан синусни талас на излазу.

Отпорник Р1, који омогућава допуњавање временских константи кола, омогућава вам подешавање излазног синусног таласа за најмања изобличења. Идентично коло вам омогућава да синусоидни излаз убаците у стандардно прикључивање за генератор квадратних / троугластих таласа дизајниран са два Нортонова појачала.

Као што је приказано на слици, троугласти излаз делује попут улаза за синусно појачало.

За вредности делова дате у овом чланку, радна фреквенција кола је приближно 700 херца. Отпорник Р1 се може користити за подешавање најнижих синусно-таласних изобличења, а отпорник Р2 за подешавање симетрије квадратних и троугластих таласа.

Четврто појачало у четверогастичном пакету Нортон може бити прикључено као излазни бафер за сва 3 излазна таласна облика.




Претходно: Како направити соларну ћелију од транзистора Следеће: Коришћење УВ-Ц светлосних комора за дезинфекцију људи од коронавируса