Portal dla pasjonatów motoryzacji

Generator sinusoidalny 50 Hz. Wysokie napięcie i nie tylko

Zintegrowany układ czasowy 555 został opracowany 44 lata temu w 1971 roku i nadal jest popularny. Być może żaden mikroukład nie służył ludziom tak długo. Czego na nim nie zebrali, mówią nawet, że liczba 555 to liczba opcji jego zastosowania :) Jednym z klasycznych zastosowań timera 555 jest regulowany generator fali prostokątnej.
Ta recenzja opisze generator, konkretna aplikacja będzie następnym razem.

Płytka została wysłana zapieczętowana w torebce antystatycznej, ale mikroukład jest bardzo dębowy i nie tak łatwo go zabić elektrostatycznie.


Jakość montażu jest normalna, topnik nie jest myty




Obwód generatora jest standardem dla uzyskania cyklu pracy impulsów ≤2


Czerwona dioda LED jest podłączona do wyjścia generatora i przy niskiej częstotliwości wyjściowej miga.
Zgodnie z chińską tradycją producent zapomniał wstawić rezystor ograniczający w szereg z górnym trymerem. Zgodnie ze specyfikacją musi wynosić co najmniej 1 kOhm, aby nie przeciążać klucza wewnętrznego mikroukładu, jednak w rzeczywistości obwód działa również z mniejszą rezystancją - do 200 Ohm, przy której generowanie jest zakłócone. Trudno jest dodać rezystor ograniczający do płytki ze względu na układ płytki drukowanej.
Wybór zakresu częstotliwości pracy odbywa się za pomocą założonej zworki w jednej z czterech pozycji
Sprzedawca błędnie wskazał częstotliwości.


Naprawdę zmierzone częstotliwości generatora przy napięciu zasilania 12V
1 - od 0,5 Hz do 50 Hz
2 - od 35 Hz do 3,5 kHz
3 - od 650 Hz do 65 kHz
4 - od 50kHz do 600kHz

Dolny rezystor (zgodnie ze schematem) ustawia czas trwania przerwy impulsu, górny rezystor ustawia okres powtarzania impulsu.
Napięcie zasilania 4,5-16V, maksymalne obciążenie wyjścia - 200mA

Stabilność impulsów wyjściowych na 2 i 3 zakresie jest niska ze względu na zastosowanie kondensatorów z ceramiki ferroelektrycznej typu Y5V - częstotliwość skrada się nie tylko przy zmianie temperatury, ale nawet przy zmianie napięcia zasilania (i przy czasy). Nie rysowałem grafiki, po prostu uwierz mi na słowo.
Na innych zakresach stabilność pulsu jest akceptowalna.

Tyle daje na 1 zakres
Przy maksymalnym oporze trymerów


W trybie meandrowym (górne 300 omów, dolne maksymalnie)


W trybie maksymalnej częstotliwości (górne 300 omów, niższe do minimum)


W trybie minimalnego cyklu pracy (górny trymer na maksimum, dolny trymer na minimum)

Dla chińskich producentów: dodaj rezystor końcowy 300-390 omów, wymień kondensator ceramiczny 6,8 uF na kondensator elektrolityczny 2,2 uF/50 V i wymień kondensator 0,1 uF Y5V na lepszej jakości 47nF X5R (X7R)
Oto gotowy schemat


Nie przerobiłem sam generatora, ponieważ. Te niedociągnięcia nie są krytyczne dla mojej aplikacji.

Wniosek: o przydatności urządzenia przekonujemy się, gdy któryś z domowych produktów wymaga zastosowania impulsów :)
Ciąg dalszy nastąpi…

Planuję kupić +31 Dodaj do ulubionych Podobała mi się recenzja +28 +58

Istnieją urządzenia i urządzenia, które nie tylko są zasilane z sieci, ale także w których sieć służy jako źródło takich impulsów niezbędnych do działania obwodu urządzenia. Gdy takie urządzenia są zasilane z sieci o innej częstotliwości lub z autonomicznego źródła, pojawia się problem, skąd wziąć częstotliwość taktowania.

Częstotliwość taktowania w takich urządzeniach jest zwykle albo równa częstotliwości sieci (60 lub 50 Hz), albo równa dwukrotności częstotliwości sieci, gdy źródłem taktowania w obwodzie urządzenia jest mostek prostowniczy bez kondensatora wygładzającego.

Poniżej znajdują się cztery obwody generatorów impulsów częstotliwości 50 Hz, 60 Hz, 100 Hz i 120 Hz opartych na chipie CD4060B i rezonatorze kwarcowym o zegarze 32768 Hz.

Obwód generatora przy 50 Hz

Ryż. 1. Schemat ideowy generatora sygnału o częstotliwości 50 Hz.

Rysunek 1 przedstawia obwód generatora częstotliwości 50 Hz. Częstotliwość jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym Q1 przy 32768 Hz, z jego wyjścia wewnątrz układu D1 impulsy są wysyłane do licznika binarnego. Współczynnik podziału częstotliwości jest ustalany przez diody VD1-VD3 i rezystor R1, które resetują licznik za każdym razem, gdy jego stan osiągnie 656. Jednocześnie 32768 / 656 = 49,9512195.

To nie jest całkiem 50 Hz, ale bardzo blisko. Dodatkowo dobierając pojemności kondensatorów C1 i C2 można nieznacznie zmienić częstotliwość oscylatora kwarcowego i uzyskać wynik bliższy 50 Hz.

Obwód generatora przy 60 Hz

Rysunek 2 przedstawia obwód generatora częstotliwości 60 Hz. Częstotliwość jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym Q1 przy 32768 Hz, z jego wyjścia wewnątrz układu D1 impulsy są wysyłane do licznika binarnego.

Ryż. 2. Schemat ideowy generatora sygnału o częstotliwości 60 Hz.

Współczynnik podziału częstotliwości jest ustalany przez diody VD1-VD2 i rezystor R1, które resetują licznik za każdym razem, gdy jego stan osiągnie 544. Jednocześnie 32768 / 544 = 60,2352941. To nie jest dokładnie 60 Hz, ale blisko.

Dodatkowo dobierając pojemności kondensatorów C1 i C2 można nieznacznie zmienić częstotliwość oscylatora kwarcowego i uzyskać wynik bliższy 60 Hz.

Obwód generatora przy 100 Hz

Rysunek 3 przedstawia obwód generatora częstotliwości 100 Hz. Częstotliwość jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym Q1 przy 32768 Hz, z jego wyjścia wewnątrz układu D1 impulsy są wysyłane do licznika binarnego. Współczynnik podziału częstotliwości jest ustalany przez diody VD1-VD3 i rezystor R1, które resetują licznik za każdym razem, gdy jego stan osiągnie 328. Jednocześnie 32768 / 328 = 99,902439.

Ryż. 3. Schemat ideowy generatora sygnału o częstotliwości 100 Hz.

To nie jest dokładnie 100 Hz, ale blisko. Dodatkowo dobierając pojemności kondensatorów C1 i C2 można nieznacznie zmienić częstotliwość oscylatora kwarcowego i uzyskać wynik bliższy 100 Hz.

Generator przy 120 Hz

Rysunek 4 przedstawia schemat generatora częstotliwości 120 Hz. Częstotliwość jest stabilizowana rezonatorem kwarcowym Q1 przy 32768 Hz, z jego wyjścia wewnątrz układu D1 impulsy są wysyłane do licznika binarnego. Współczynnik podziału częstotliwości jest ustalany przez diody VD1-VD2 i rezystor R1, które resetują licznik za każdym razem, gdy jego stan osiągnie 272. Jednocześnie 32768 / 272 = 120,470588.

To nie jest dokładnie 120 Hz, ale blisko. Dodatkowo dobierając pojemności kondensatorów C1 i C2 można nieznacznie zmienić częstotliwość oscylatora kwarcowego i uzyskać wynik bliższy 120 Hz.

Ryż. 4. Schemat ideowy generatora sygnału o częstotliwości 120 Hz.

Napięcie zasilania może wynosić od 3 do 15 V, w zależności od napięcia zasilania obwodu, a raczej od wymaganej wartości poziomu logicznego. Impulsy wyjściowe we wszystkich obwodach są asymetryczne, co należy wziąć pod uwagę w ich konkretnym zastosowaniu.

Jednominutowy pulsator

Rycina 5 przedstawia obwód do kształtowania impulsów z okresem jednej minuty, na przykład dla elektronicznego zegara cyfrowego. Wejście odbiera sygnał o częstotliwości 50 Hz z sieci poprzez transformator, dzielnik napięcia lub transoptor lub z innego źródła o częstotliwości 50 Hz.

Rezystory R1 i R2 wraz z inwerterami układu D1, przeznaczonymi do obwodu generatora zegara, tworzą wyzwalacz Schmitta, więc nie musisz się martwić o kształt sygnału wejściowego, może to być sinusoida.

Ryc.5. Obwód kształtowania impulsów z okresem jednej minuty.

W przypadku diod VD1-VD7 współczynnik podziału licznika jest ograniczony do 2048 + 512 + 256 + 128 + 32 + 16 + 8 = 3000, co przy częstotliwości wejściowej 50 Hz na pinie 1 mikroukładu daje impulsy z okresem jednej minuty.

Dodatkowo można pobrać impulsy o częstotliwości 0,781 Hz z pinu 4 np. do ustawienia liczników godzinowych i minutowych na aktualny czas. Napięcie zasilania może wynosić od 3 do 15 V, w zależności od napięcia zasilania obwodu zegara elektronicznego, a raczej od wymaganej wartości poziomu logicznego.

Sniegiriew I. RK-11-16.

Generator sygnału testowego o niskiej zawartości harmonicznych na moście Wien

Kiedy nie pod ręką wysokiej jakości generator fal sinusoidalnych- jak debugować wzmacniacz, który rozwijasz? Musisz użyć narzędzi ręcznych.

W tym artykule:

  • Wysoka liniowość przy użyciu budżetowego wzmacniacza operacyjnego
  • Precyzyjne AGC dla minimalnych zniekształceń
  • Działanie baterii: minimalne zakłócenia

tło

Na początku tysiąclecia udaliśmy się całą rodziną do dalekich krajów. Część mojego elektronicznego ekwipunku podążała za nami, ale niestety nie wszyscy. Stanąłem więc oko w oko z dużymi monoblokami, które zmontowałem, ale jeszcze nie debugowałem, bez oscyloskopu, bez generatora sygnału, z wielką chęcią dokończenia tego projektu i wreszcie posłuchania muzyki. Oscyloskop został wybłagany od znajomego do tymczasowego użytku. Z generatorem musiałem pilnie coś wymyślić. W tamtym czasie nie znałem jeszcze dostępnych tutaj dostawców komponentów. Z opampów, które akurat były pod ręką, było kilka niestrawnych produktów starożytnego radzieckiego przemysłu elektronicznego oraz LM324, wylutowany ze spalonego zasilacza komputerowego.
Arkusz danych LM324: National/TI , Fairchild , OnSemi ... Uwielbiam czytać arkusze danych z National - zwykle mają wiele interesujących przypadków użycia. OnSemi w tym przypadku też się wtrącił. Ale "Cyganka" czegoś pozbawiła swoich wyznawców 🙂

Klasyka gatunku

Pomóż autorowi!

W tym artykule pokazano kilka prostych sztuczek, które pozwalają osiągnąć bardzo wysokiej jakości generowanie i wzmacnianie sygnału sinusoidalnego, przy użyciu szeroko stosowanego niedrogiego wzmacniacza operacyjnego i tranzystora polowego ze złączem p-n:

  • Ograniczenie zakresu automatycznej regulacji poziomu i zmniejszenie wpływu nieliniowości elementu regulacyjnego;
  • Przesunięcie stopnia wyjściowego wzmacniacza operacyjnego w liniowym trybie pracy;
  • Wybierz optymalny wirtualny poziom gruntu do pracy na baterii.

Czy wszystko było jasne? Czy znalazłeś w tym artykule coś nowego, oryginalnego? Będzie mi miło, jeśli zostawisz komentarz lub zadasz pytanie, a także udostępnisz artykuł znajomym w sieci społecznościowej, „klikając” odpowiednią ikonę poniżej.

Dodatek (październik 2017) Złapany w sieci: http://www.linear.com/solutions/1623 . Doszedł do dwóch wniosków:

  1. Nie ma nic nowego pod słońcem.
  2. Nie goniłbyś, tato, za taniością! Wziąłbym wtedy normalny wzmacniacz operacyjny - i otrzymałbym wzorowo niski Kg.

Ten wpis został opublikowany w , przez . Zaznacz .

Komentarze VKontakte

254 przemyślenia na temat Generator sygnału testowego o niskiej zawartości harmonicznych na moście Wien

Ta strona używa Akismet do walki ze spamem.

Proponowany testowy generator sygnału sinusoidalnego oparty jest na mostku Wiena, generuje bardzo niskie zniekształcenia fali sinusoidalnej i działa w zakresie od 15 Hz do 22 kHz w dwóch podpasmach. Dwa poziomy napięć wyjściowych - od 0-250 mV i 0-2,5 V. Układ jest dość prosty i zalecany do montażu nawet przez niedoświadczonych radioamatorów.

Lista części generatora dźwięku

  • R1, R3, R4 = 330 omów
  • R2 = 33 omów
  • R5 = podwójny potencjometr 50k (liniowy)
  • R6 = 4,7 tys
  • R7 = 47 tys
  • R8 = potencjometr 5k (liniowy)
  • C1, C3 = 0,022 uF
  • C2, C4 = 0,22 uF
  • C5, C6 = 47uF kondensatory elektrolityczne (50v)
  • IC1 = podwójny wzmacniacz operacyjny TL082 z gniazdem
  • L1 = lampa 28V/40mA
  • J1 = złącze BNC
  • J2=gniazdo RCA
  • B1, B2 = 9 V koron


Powyższy obwód jest dość prosty i opiera się na podwójnym wzmacniaczu operacyjnym TL082, który służy jako oscylator i wzmacniacz buforowy. W przybliżeniu według tego typu budowane są również przemysłowe generatory analogowe. Sygnał wyjściowy jest wystarczający nawet do podłączenia słuchawek 8 omów. W trybie czuwania pobór prądu z każdej baterii wynosi około 5 mA. Są dwa z nich, każdy po 9 woltów, ponieważ zasilanie wzmacniacza operacyjnego jest bipolarne. Dla wygody zainstalowano dwa złącza wyjściowe różnych typów. W przypadku super jasnych diod LED można zastosować rezystory 4,7 k R6. Dla standardowych diod LED - rezystor 1k.


Przebieg pokazuje rzeczywisty wygląd sygnału wyjściowego 1 kHz z generatora.

Zespół generatora

Dioda LED służy jako wskaźnik włączania/wyłączania urządzenia. Jeśli chodzi o żarówkę L1, podczas procesu montażu przetestowano wiele typów żarówek i wszystkie działały dobrze. Zacznij od przycięcia płytki PCB do odpowiedniego rozmiaru, wytrawiania, wiercenia i montażu.


Obudowa jest tutaj półdrewniana – półmetalowa. Wytnij dwa kawałki drewna o grubości około centymetra na boki szafki. Odetnij kawałek aluminiowej płyty o grubości 2 mm na przedni panel. I kawałek białego matowego kartonu na tarczę ze skalą. Zegnij dwa kawałki aluminium, aby utworzyć uchwyty na baterie i przymocuj je śrubami do boków.

W amatorskiej praktyce radiowej często konieczne staje się użycie generatora sinusoidalnego. Jego zastosowania można znaleźć na wiele różnych sposobów. Zastanów się, jak stworzyć sinusoidalny generator sygnału na moście Wiena o stabilnej amplitudzie i częstotliwości.

W artykule opisano opracowanie układu generatora sygnału sinusoidalnego. Możesz także wygenerować żądaną częstotliwość programowo:

Najwygodniejszym z punktu widzenia montażu i regulacji wariantem generatora sygnału sinusoidalnego jest generator zbudowany na moście Wiena, na nowoczesnym wzmacniaczu operacyjnym (OA).

Most Wina

Sam mostek Wiena jest filtrem pasmowoprzepustowym składającym się z dwóch . Podkreśla częstotliwość środkową i tłumi pozostałe częstotliwości.

Most został zaprojektowany przez Maxa Wien w 1891 roku. Na schemacie obwodu sam most Wien jest zwykle przedstawiany w następujący sposób:

Grafika zapożyczona z Wikipedii

Mostek Wiena ma stosunek napięcia wyjściowego do wejściowego b=1/3 . To ważny punkt, ponieważ ten współczynnik określa warunki stabilnej generacji. Ale o tym później

Jak obliczyć częstotliwość

Samooscylatory i mierniki indukcyjności są często budowane na moście Wiena. Aby nie komplikować sobie życia, zwykle używają R1=R2=R I C1=C2=C . Dzięki temu formułę można uprościć. Podstawowa częstotliwość mostka jest obliczana ze stosunku:

f=1/2πRC

Prawie każdy filtr można traktować jako dzielnik napięcia zależny od częstotliwości. Dlatego przy doborze wartości rezystora i kondensatora pożądane jest, aby przy częstotliwości rezonansowej rezystancja zespolona kondensatora (Z) była równa lub co najmniej o jeden rząd wielkości rezystancji rezystor.

Zc=1/ωC=1/2πνC

Gdzie ω (omega) - częstotliwość cykliczna, ν (nu) - częstotliwość liniowa, ω=2πν

Mostek Wiena i wzmacniacz operacyjny

Sam mostek Wien nie jest generatorem sygnału. Aby generacja nastąpiła, należy go umieścić w obwodzie dodatniego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego. Taki oscylator można również zbudować na tranzystorze. Ale użycie wzmacniacza operacyjnego wyraźnie uprości życie i zapewni lepszą wydajność.


Zysk klasy C

Mostek Wiena ma transmitancję b=1/3 . Dlatego warunkiem generacji jest to, że wzmacniacz operacyjny musi zapewniać wzmocnienie równe trzy. W tym przypadku iloczyn współczynników transmisji mostka Wiena i wzmocnienia wzmacniacza operacyjnego da 1. A określona częstotliwość będzie generowana stabilnie.

Gdyby świat był idealny, to ustawiając wymagane wzmocnienie rezystorami w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego, otrzymalibyśmy gotowy generator.


Jest to wzmacniacz nieodwracający, a jego wzmocnienie jest określone wzorem:K=1+R2/R1

Ale niestety świat nie jest doskonały. ... W praktyce okazuje się, że aby rozpocząć generację, konieczne jest, aby w początkowej chwili współczynnik. zysk był nieco większy niż 3, a następnie dla stabilnej generacji utrzymywał się na poziomie 3.

Jeśli wzmocnienie jest mniejsze niż 3, generator utknie, jeśli więcej, wówczas sygnał po osiągnięciu napięcia zasilania zacznie się zniekształcać i nastąpi nasycenie.

Po nasyceniu wyjście będzie utrzymywane przy napięciu zbliżonym do jednego z napięć zasilania. I nastąpi losowe chaotyczne przełączanie między napięciami zasilania.


Dlatego budując generator na moście Wiena, uciekają się do zastosowania elementu nieliniowego w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego, który reguluje wzmocnienie. W takim przypadku generator sam się zrównoważy i utrzyma generację na tym samym poziomie.

Stabilizacja amplitudy na żarówce

W najbardziej klasycznej wersji generatora mostka Wiena na wzmacniaczu operacyjnym zastosowano miniaturową żarówkę niskiego napięcia, która jest instalowana zamiast rezystora.


Gdy taki generator jest włączony, w pierwszej chwili cewka lampy jest zimna, a jej rezystancja jest niska. Przyczynia się to do uruchomienia generatora (K>3). Następnie, gdy się nagrzewa, rezystancja cewki wzrasta, a wzmocnienie maleje, aż do osiągnięcia stanu równowagi (K=3).

Pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego, w której umieszczono mostek Wiena, pozostaje niezmieniona. Ogólny schemat obwodu generatora jest następujący:


Elementy dodatniego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego określają częstotliwość generowania. A elementami ujemnego sprzężenia zwrotnego są wzmocnienie.

Pomysł wykorzystania żarówki jako elementu sterującego jest bardzo ciekawy i jest stosowany do dziś. Ale żarówka ma niestety wiele wad:

  • wymagany jest dobór żarówki i rezystora ograniczającego prąd R*.
  • przy regularnym użytkowaniu generatora żywotność żarówki jest zwykle ograniczona do kilku miesięcy
  • właściwości kontrolne żarówki zależą od temperatury w pomieszczeniu.

Inną interesującą opcją jest użycie bezpośrednio ogrzewanego termistora. W rzeczywistości pomysł jest taki sam, tylko zamiast spirali żarówki zastosowano termistor. Problem polega na tym, że najpierw trzeba go znaleźć i ponownie podnieść oraz rezystory ograniczające prąd.

Stabilizacja amplitudy na diodach LED

Skuteczną metodą stabilizacji amplitudy napięcia wyjściowego generatora sygnału sinusoidalnego jest zastosowanie diod LED w obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego wzmacniacza operacyjnego ( VD1 I VD2 ).

Główne wzmocnienie jest ustawiane przez rezystory R3 I R4 . Reszta elementów ( R5 , R6 i diody LED) regulują wzmocnienie w małym zakresie, utrzymując stabilną generację. rezystor R5 można regulować napięcie wyjściowe w zakresie około 5-10 woltów.

W dodatkowym obwodzie systemu operacyjnego pożądane jest stosowanie rezystorów o niskiej rezystancji ( R5 I R6 ). Umożliwi to przepływ znacznego prądu (do 5 mA) przez diody LED i będą one w optymalnym trybie. Nawet trochę się zaświecą :-)

Na powyższym schemacie elementy mostka Wiena są zaprojektowane do generowania przy częstotliwości 400 Hz, jednak można je łatwo przeliczyć na dowolną inną częstotliwość, korzystając ze wzorów przedstawionych na początku artykułu.

Jakość wytwarzania i zastosowanych elementów

Ważne jest, aby wzmacniacz operacyjny mógł dostarczać prąd niezbędny do generacji i miał wystarczającą szerokość pasma częstotliwości. Użycie ludowych TL062 i TL072 jako wzmacniaczy operacyjnych dało bardzo smutne rezultaty przy częstotliwości generowania 100 kHz. Przebieg był raczej sinusoidalny, raczej trójkątny. Użycie TDA 2320 dało jeszcze gorszy wynik.

Ale NE5532 pokazał się ze świetnej strony, dając na wyjściu sygnał bardzo zbliżony do sinusoidy. LM833 również wykonał świetną robotę. Dlatego NE5532 i LM833 są zalecane do stosowania jako niedrogie i popularne wysokiej jakości wzmacniacze operacyjne. Chociaż wraz ze spadkiem częstotliwości reszta wzmacniaczy operacyjnych będzie czuć się znacznie lepiej.

Dokładność częstotliwości generowania zależy bezpośrednio od dokładności elementów obwodu zależnego od częstotliwości. I w tym przypadku ważne jest nie tylko dopasowanie nominału znajdującego się na nim elementu napisu. Dokładniejsze części mają lepszą stabilność wartości przy zmianach temperatury.

W wersji autorskiej zastosowano rezystor typu C2-13 ± 0,5% oraz kondensatory mikowe o dokładności ± 2%. Zastosowanie rezystorów tego typu wynika z małej zależności ich rezystancji od temperatury. Kondensatory mikowe również w niewielkim stopniu zależą od temperatury i mają niski TKE.

Wady diod LED

Na diodach LED warto mieszkać osobno. Ich zastosowanie w obwodzie generatora sinusoidalnego jest spowodowane wielkością spadku napięcia, który zwykle mieści się w zakresie 1,2-1,5 wolta. Pozwala to uzyskać odpowiednio wysoką wartość napięcia wyjściowego.


Po wykonaniu układu na płytce stykowej okazało się, że ze względu na rozrzut parametrów diod, fronty sinusoidy na wyjściu generatora nie są symetryczne. Trochę to widać nawet na powyższym zdjęciu. Ponadto wystąpiły niewielkie zniekształcenia generowanego kształtu sinusoidy, spowodowane niewystarczającą szybkością diod LED dla częstotliwości generowania 100 kHz.

Diody 4148 zamiast diod

Diody LED zostały zastąpione ukochanymi diodami 4148. Są to niedrogie, szybkie diody sygnałowe o szybkości przełączania poniżej 4 ns. Jednocześnie obwód pozostał w pełni sprawny, po opisanych powyżej problemach nie było śladu, a sinusoida uzyskała idealną formę.

Na poniższym schemacie elementy mostka zwarcia są zaprojektowane dla częstotliwości oscylacji 100 kHz. Również zmienny rezystor R5 został zastąpiony stałymi, ale o tym później.


W przeciwieństwie do diod LED spadek napięcia na złączu p-n konwencjonalnych diod wynosi 0,6÷0,7 V, więc napięcie wyjściowe generatora wynosiło około 2,5 V. Aby zwiększyć napięcie wyjściowe, można załączyć szeregowo kilka diod zamiast jeden, na przykład tak:


Jednak zwiększenie liczby elementów nieliniowych spowoduje, że generator będzie bardziej zależny od temperatury zewnętrznej. Z tego powodu zdecydowano się zrezygnować z tego podejścia i stosować po jednej diodzie na raz.

Wymiana rezystora zmiennego na stały

Teraz o rezystorze strojenia. Początkowo jako rezystor R5 zastosowano trymer wieloobrotowy 470 omów. Pozwala na dokładną regulację napięcia wyjściowego.

Podczas budowy dowolnego generatora bardzo pożądane jest posiadanie oscyloskopu. Rezystor zmienny R5 wpływa bezpośrednio na generację - zarówno amplitudę, jak i stabilność.

Dla przedstawionego obwodu generacja jest stabilna tylko w niewielkim zakresie rezystancji tego rezystora. Jeśli stosunek rezystancji jest większy niż wymagany, rozpoczyna się obcinanie, tj. sinusoida zostanie przycięta na górze i na dole. Jeśli jest mniejszy, kształt sinusoidy zaczyna być zniekształcony, a wraz z dalszym spadkiem generacja zatrzymuje się.

Zależy to również od zastosowanego napięcia zasilania. Opisany obwód został pierwotnie zmontowany na wzmacniaczu operacyjnym LM833 z zasilaniem ± 9 V. Następnie bez zmiany obwodu wymieniono wzmacniacze operacyjne na AD8616, a napięcie zasilania wynosiło ± 2,5 V (maksimum dla tych wzmacniaczy operacyjnych). W wyniku takiej wymiany sinusoida na wyjściu została odcięta. Dobór rezystorów dał wartości 210 i 165 omów, zamiast odpowiednio 150 i 330.

Jak wybrać rezystory „na oko”

W zasadzie możesz zostawić rezystor strojenia. Wszystko zależy od wymaganej dokładności i generowanej częstotliwości sygnału sinusoidalnego.

Do samodzielnego wyboru należy przede wszystkim zainstalować rezystor strojenia o wartości nominalnej 200-500 omów. Podając sygnał wyjściowy generatora do oscyloskopu i obracając rezystor strojenia, osiągnij moment, w którym zaczyna się ograniczenie.

Następnie obniżając amplitudę znajdź pozycję, w której kształt sinusoidy będzie najlepszy.Teraz możesz odlutować trymer, zmierzyć wynikowe wartości rezystancji i wlutować najbliższe wartości.

Jeśli potrzebujesz generatora fal sinusoidalnych o częstotliwości audio, możesz obejść się bez oscyloskopu. Aby to zrobić, znowu lepiej jest osiągnąć moment, w którym sygnał przy uchu zaczyna się zniekształcać z powodu przesterowania, a następnie zmniejszyć amplitudę. Powinieneś zmniejszać, aż zniekształcenie zniknie, a potem trochę więcej. Jest to konieczne, ponieważ na ucho nie zawsze udaje się wychwycić zniekształcenia nawet w 10%.

Dodatkowy zysk

Generator sinusoidalny został zmontowany na podwójnym wzmacniaczu operacyjnym, a połowa mikroukładu wisiała w powietrzu. Dlatego logiczne jest używanie go pod regulowanym wzmacniaczem napięcia. Umożliwiło to przeniesienie rezystora zmiennego z dodatkowego obwodu oscylatora do stopnia wzmacniacza napięcia w celu regulacji napięcia wyjściowego.

Zastosowanie dodatkowego stopnia wzmacniającego gwarantuje lepsze dopasowanie mocy generatora do obciążenia. Został zbudowany według klasycznego schematu wzmacniacza nieodwracającego.


Określone oceny pozwalają na zmianę wzmocnienia z 2 na 5. W razie potrzeby oceny można przeliczyć dla wymaganego zadania. Wzmocnienie stopnia jest określone przez:

K=1+R2/R1

Rezystor R1 jest sumą połączonych szeregowo rezystorów zmiennych i stałych. Potrzebny jest stały rezystor, aby przy minimalnym położeniu pokrętła rezystora zmiennego wzmocnienie nie dążyło do nieskończoności.

Jak wzmocnić wyjście

Generator miał pracować na obciążeniu o niskiej rezystancji rzędu kilku omów. Oczywiście żaden wzmacniacz operacyjny małej mocy nie będzie w stanie dostarczyć wymaganego prądu.

W przypadku zasilania wzmacniacz na TDA2030 został umieszczony na wyjściu generatora. Wszystkie zalety tego zastosowania tego mikroukładu opisano w artykule.

A tak w rzeczywistości wygląda obwód całego generatora sinusoidalnego ze wzmacniaczem napięciowym i wtórnikiem na wyjściu:


Generator sinusoidalny na mostku Wien można również zamontować na samym TDA2030 jako wzmacniacz operacyjny. Wszystko zależy od wymaganej dokładności i wybranej częstotliwości generacji.

Jeśli nie ma specjalnych wymagań co do jakości generowania, a wymagana częstotliwość nie przekracza 80-100 kHz, ale ma pracować na obciążeniu o niskiej rezystancji, to ta opcja jest dla Ciebie idealna.

Wniosek

Generator mostka Wien nie jest jedynym sposobem na generowanie fali sinusoidalnej. Jeśli potrzebujesz bardzo precyzyjnej stabilizacji częstotliwości, lepiej spojrzeć na oscylatory z rezonatorem kwarcowym.

Jednak opisany obwód jest odpowiedni w zdecydowanej większości przypadków, gdy wymagane jest uzyskanie stabilnego, zarówno pod względem częstotliwości, jak i amplitudy, sygnału sinusoidalnego.

Generowanie jest dobre, ale jak dokładnie zmierzyć wielkość napięcia przemiennego o wysokiej częstotliwości? W tym celu schemat o nazwie jest idealny.

Materiał przygotowany wyłącznie na potrzeby serwisu