Генератор синуса с регулировкой частоты своими руками

Генератор сигналов — вещь, немаловажная в радиолюбительском хозяйстве.
Конечно, при нашей всесторонней занятости и умении здраво оценивать ситуацию, оптимальными явились бы такие логические построения:
1. купить готовый DDS генератор у мастеровитых китайских хунвейбинов;
2. загрузить и пользовать программный продукт под названием — генератор сигналов на базе ПК.

Отличное умозаключение, но немного скучноватое. К тому же в некоторых случаях куда удобней пользоваться миниатюрным и почти ничего не потребляющим приборчиком на батарейке. Его можно систематически забывать выключить, ронять (желательно не в унитаз), шпынять и подвергать прочему физическому насилию. Всё равно работать будет как папа Карло, за себя и за всех отсутствующих!
Вот такой малопотребляющий и трудолюбивый персонаж легко можно соорудить на логических КМОП микросхемах.

Припадём к первоисточникам:

Выходы Q0-Q3 двоичного счетчика IC1 через логические элементы IC2 подключаются к общему проводу (0) или к питанию (+15 В) через резисторы суммирующего каскада IC3, номиналы которых подобраны соответствующим образом.
Для четырех выходов существует всего 16 комбинаций, так что один полупериод строится из 16 ступенек.
Изменение уровня на выходе Q4 меняет состояние на одном из двух входов каждого логического элемента «Исключающее ИЛИ».
При логической «1» на входе элемент служит инвертором, при «О» — повторителем. Поэтому половину периода формируется положительная полуволна синусоиды, а затем — отрицательная, и весь цикл снова повторяется.
Таким образом, полный период складывается из 32 шагов, и, следовательно, выходная частота составляет 1/32 часть частоты тактового сигнала.
Амплитуда выходного сигнала определяется резистором R5. Вместо ОР77 можно использовать какой-либо другой операционный усилитель с относительно большой скоростью нарастания выходного напряжения.

Перевод А. Бельского для журнала Радиолюбитель 10/2000.
От редакции. Микросхемы IC1 — IC3 можно заменить отечественными К561ИЕ16, К561ЛП2 и К544УД2.»

Измеренный коэффициент нелинейных искажений приведённого генератора — около 6% во всем диапазоне рабочих частот. Данные результаты получились с величинами резисторов: R1=10k, R2=25k, R3=51k, R4 — отсутствует. Для номиналов резисторов, указанных на схеме, коэффициент нелинейности превысил 8%.

Более высокими характеристиками обладает схема, опубликованная в журнале Radioelektronik Audio-HiFi-Video, 1997, №11, p. 42, 43 и перепечатанная в РАДИО № 10, 1998, с. 80.

Схема формирователя приведена на рис. 2. В нем используется регистр сдвига DD2 с суммированием сигналов с восьми его выводов на резистивной матрице.
На вход С микросхемы DD2 через инвертор на элементе DD1.1 подается тактовый сигнал формы меандр с частотой F. Использование обратной связи с выхода Q7 микросхемы DD2 на ее вход D через инвертор ВВ1.2 приводит к тому, что высокий уровень на всех выходах микросхемы DD2 сохраняется в течение прохождения восьми тактовых импульсов с учетом сдвига на каждом из выходов на один такт (рис. 3).

Рис.3

В течение действия 16 тактовых импульсов выходное напряжение изменяется от минимума до максимума (в течение первых восьми импульсов) и возвращается к исходному состоянию (в течение последующих восьми импульсов). Затем процесс повторяется.
Таким образом, на выходе устройства частота периодических колебаний будет в 16 раз меньше частоты поступающих тактовых импульсов.

Сигнал на выходе суммирующей матрицы ступенчатый. Весовая часть каждой «ступеньки» определяется сопротивлениями резисторов R2—R9, поэтому при регулировании устройства потребуется их подбор с тем, чтобы прирост/спад напряжения для каждой из «ступенек» был бы одинаков. Это позволит получить квазисинусоидальный сигнал с наименьшими искажениями.

Элементы R2—R9, R10, R12, кроме функции суммирующей матрицы, совместно с резистором R11 и конденсатором C3 выполняют роль фильтра нижних частот (ФНЧ), благодаря чему ступенчатое изменение напряжения на входе повторителя (микросхема DA1) приобретает форму подобия синусоидального.

Значения емкости конденсатора С3 для нескольких граничных частот ФНЧ приведены в таблице.

Граничная частота, (Гц) 10 10 2 10 3 10 4 10 5
Ёмкость конд. С3, (мкФ) 100 10 1,0 0,1 0,01

Примечание редакции. В конструкции генератора можно применить отечественные элементы: в качестве регистра сдвига — микросхему KP1561ПР1; элементов инверторов — KP1561ТЛ1; выходного повторителя — КР140УД7, скорректированной для работы с единичным усилением.

Для номиналов резисторов, указанных на схеме, коэффициент нелинейных искажений не превышает 1% во всем диапазоне генерируемых частот.
Как часто водится, в оригинальном заграничном источнике допущена пустяковая, но вредоносная опечатка, которая прямиком перекочевала и на страницы отечественного журнала: вместо «Ёмкость конд. С3, (мкФ)» в таблице следует читать «Ёмкость конд. С3, (нФ)».

Для малоответственных измерений (не требующих высокой линейности формы сигналов) можно воспользоваться простейшей схемой функционального генератора, построенного всего на одной цифровой КМОП микросхеме.

К таким генераторам относят устройства, вырабатывающие синхронно изменяющиеся во времени сигналы разной формы. Устройство вырабатывает сигналы прямоугольной формы, треугольной формы и синусоидальный сигнал.
В зависимости от емкости конденсатора С3 частоту генерируемых колебаний можно изменить в пределах от 35 до 3500 Гц.
Основу генератора составляет компаратор на элементах D1.1 и D1.2. С выхода компаратора сигнал поступает на интегратор (С3, R6, D1.3).
Элемент D1.4 используют как нелинейный усилитель. Регулируя уровень входного напряжения резистором R7 на входе элемента D1.4, добиваются получения на его выходе синусоидальных колебаний.
Потенциометр R1 служит для получения симметричных колебаний, частоту импульсов меняют резистором R6.

Источник

RC-генератор синусоидальных сигналов с регулировкой частоты одним потенциометром

Texas Instruments LM324

Михаил Шустов — г. Томск

Дано описание RC-генераторов синусоидальных сигналов с использованием сбалансированных симметричных резистивно-емкостных мостов и двух операционных усилителей, что позволяет регулировать частоту генерации одним потенциометром. Для обеспечения работы генераторов соотношение активных и реактивных сопротивлений плеч резистивно-емкостных мостов должно быть одинаково и иметь значение не менее 2.5.

Для получения периодических низкочастотных колебаний синусоидальной формы используют RC-генераторы нерегулируемой и регулируемой частоты. К генераторам первого вида относят автогенераторы с лестничной многозвенной фазосдвигающей RC-цепью (R- или С-параллель). Как несложно заметить, очевидным недостатком таких генераторов является невозможность регулирования частоты простыми средствами, что резко ограничивает область практического применения подобных генераторов.

В 1891 г. немецкий физик Макс Вин (Max Wien, 1866–1938) для измерения импедансов электрических цепей предложил пассивный четырёхполюсник на основе RC-фильтров верхних и нижних частот (мост Вина). 11 июля 1939 г. американец Уильям Реддингтон Хьюлетт (William Reddington Hewlett, 1913–2001) подал заявку на изобретение и 6 января 1942 г. получил патент США № 2268872 на «Перестраиваемый генератор звуковой частоты». Это был первый низкочастотный перестраиваемый генератор на RC-элементах [1].

Рисунок 1.	Схемы RC-мостов, которые могут быть использованы в генераторах синусоидального напряжения.

Теоретические обоснования и условия возбуждения незатухающих синусоидальных колебаний в RC-генераторах рассмотрены в работах [2–4].

Современные RC-генераторы с возможностью плавной перестройки частоты выполняют с использованием моста Вина (Вина – Робинсона), Рисунок 1а; одинарного или двойного Т-образных мостов, Рисунок 1б, а также с использованием квадратурных генераторов [2, 3], фазовращателей на операционных усилителях, функциональных генераторов [5–7]. Во всех этих случаях для регулировки частоты используют сдвоенный потенциометр.

Проблему создания RC-генератора синусоидальных сигналов с регулировкой частоты одним потенциометром удалось решить за счет использования сбалансированного симметричного резистивно-емкостного моста, Рисунок 1в, плечи которого состоят из последовательно включенных резисторов и конденсаторов, причем соотношение активных и реактивных сопротивлений плеч равно и должно иметь значение не менее 2.5.

Рисунок 2.	RC-генератор синусоидального напряжения с использованием сбалансированного симметричного резистивно-емкостного моста.

Плечо моста низкого активно-реактивного сопротивления подключено к выходу первого операционного усилителя, Рисунки 2 и 3, а высокого – к выходу второго операционного усилителя. Диагональ моста емкостного плеча присоединена к инвертирующему входу первого усилителя, а резистивного плеча – к инвертирующему входу второго усилителя. Между входом и выходом первого операционного усилителя включен потенциометр, регулирующий частоту генерации. Инвертирующие входы усилителей соединены с общей шиной.

Рисунок 3.	Вариант схемы RC-генератора синусоидального напряжения.

Генератор, Рисунок 2, выполнен на элементах DA1.1 и DA1.2 микросхемы LM324. При выполнении условия

генератор при регулировке потенциометра R1 вырабатывает сигнал синусоидальной формы частотой от 0.3 до 1 кГц. Частоту генерации можно определить из выражения:

Коэффициент нелинейных искажений зависит от точности балансировки моста и с ростом частоты меняется в пределах от 0.6 до 2.2%. Амплитуда выходных сигналов в тех же условиях снижается от 10.9 до 8.4 В.

На Рисунке 3 показана модифицированная схема генератора, отличающаяся наличием дополнительного конденсатора C1. Генератор работает в диапазоне частот от 1 до 4.8 кГц, причем коэффициент нелинейных искажений с ростом частоты меняется в пределах от 0.6 до 1.8%. Амплитуда выходных сигналов во всем диапазоне частот не изменяется и составляет 10.9 В.

В качестве RC-комплектующих генераторов следует использовать прецизионные элементы. Для генератора, Рисунок 3, для минимизации коэффициента нелинейных искажений конденсатор C1 получают путем параллельного включения двух-трех конденсаторов – постоянной и переменной (подстроечной) емкости. При разбалансе моста генераторы переходят либо в режим генерации релаксационных колебаний низкой частоты, либо амплитуда синусоидального сигнала быстро затухает во времени.

Источник

Генератор синуса с регулировкой частоты своими руками

Данный генератор был построен после разочарований в использовании различных функциональных генераторов (ФГ). Если поразмыслить, их можно разделить на два основных типа — параметрические и синтезирующие. У каждого из них есть недостатки, которые общеизвестны и очевидны.

У первых, выходной сигнал вообще нельзя назвать синусом, т.к. он формируется путем ограничения, подгибания и искривления исходного сигнала треугольной формы. Каждый проектировщик идет своим путем, а конечный результат зависит от того, сколько десятков транзисторов и диодов участвуют в этом магическом преобразовании. Окончательная доводка формы «синуса» возлагается на конечного изготовителя устройства с помощью нескольких внешних переменных резисторов. Процесс довольно муторный и далекий от объективности. О правильной настройке таким синусом высококачественного усилителя НЧ не может быть и речи.

Синтезирующие ФГ позволяют получить более качественный псевдосинус, а в деле уже участвуют современные высокопроизводительные микроконтроллеры и ЦАП. Тут качество напрямую зависит от применяемых цифровых делителей, скорости работы ЦПУ, доводки программного обеспечения, точности и разрядности ЦАП. Разумеется, результирующий продукт щедро обогащен гармониками и шумами. Особые нарекания вызывает джиттер (дрожание), на не кратных опорному генератору предельных выходных частотах. Некоторые умельцы пытаются в промышленных устройствах избавиться от джиттера улучшением питающего напряжения, насыщением готовой схемы дополнительными подстроечными элементами и фильтрующими конденсаторами, но результат, как правило, удручающий. Виноват сам принцип. Надо смириться.

Конечно, существуют способы избавиться и от джиттера , но только за счет усложнения схемы и примененим дополнительных ГПД и ФАПЧ.

Да здравствует генератор с мостом Вина!

Принцип не новый и я не буду его расписывать. Основное отличие от существующих схем состоит в том, что генератор максимально прост, за счет отказа от многокаскадности, а все его характеристики достигнуты применением одного операционного усилителя, правда, мощного.

Диапазон работы – 10 Гц…100кГц.
Выходная амплитуда – 6 В. (Можно уменьшить в несколько раз резистором в цепи ООС). Это не считая плавной регулировки на выходе.
Позволяет проверять напрямую динамические головки.
Генератор пока выполнен в виде макета, работает хорошо.
В качестве стабилизирующего элемента применена лампа накаливания от елочной гирлянды. Холодное сопротивление около 10 Ом.

Источник

Схемы генератора синуса для катушки Мишина

Усилитель

Усилитель генератора для катушки Мишина 3Б 100316-5:

Характеристики

Ток потребления 40 мА, напряжение 24 В. Потребление 1 Вт. А моща на нагрузке 0,4 Вт. КПД = 0,4/1=0,4 для сравнения вариантов усилителей с разными нагрузками.

Усилитель генератора для ТМА, ДМА

Ген3,4 vasiljew 110319

Генератор синуса для катушки Мишина vasiljew 110319:

Характеристики:

Ток потребления: 180 мА

Напряжение питания: 9В;

Радиатор: 50х40 мм одна пластина;

Транзисторы на изоляторах, на радиаторе.

Схема генератора синуса автоподстройкой частоты

Как лечиться катушкой Мишина
Ответы на вопросы по лечению катушкой. Александр Мишин

Заказать готовый генератор синуса и катушки Мишина :

Комплекты катушек Мишина нашего производства

Оцените статью

Отзывы и вопросы

Проще взять готовый усилитель-микросхему TDA2030. Пару тройку резисторов и конденсаторов и готовый усилитель. Достаточно подать всего 100мВ на вход при питании 12в, на выходе будит порядка, плюс-минус — 4Вт, на 4Ом нагрузке.

Не проще, TDA2030 не тянет 300кГц, пробовали уже много вариантов, рабочие варианты все тут.

Ребята, вы молодцы, но надо хотя бы не скрывать своих способностей перед техническим заданием. Как при питании 24 в вы получаете 20 в амплитуды? Как при и 9…11 В? Какие же это рабочие варианты? Не смешите зверят! Есть микросхема 1211ЕУ1. Изучайте как она зажигает люминесцентную лампу. Простая задачка: чстота 200…350 кГц, амплитуда 2.0….22в, синусоида (не особо правильная. ). IRFZ34 -2 шт. на выходе. Учитесь жить просто, рассчитывая только частотозадающую RC цепочку. И не парьте мозг нездоровых дилетантов.

генератор на TDA 7056 работает при 15 вольт питания вполне хорошо, но вот толково классную катушку намотать проводом 0,1 — 0,2 медь в лаке, да ещё и на 70 — 80 Кгц. вот это проблема на которую уходит при отличном зрении, адском терпении и умелых руках 3 — 4 дня. Уверяю вас, очень немногие захотят это сделать. А получать по почте «катушки» на необработанных фанерках проводом в изоляции с расстоянием между витками 1 мм. (оно конечно легко), это потерять энное колличество статики, читай нюхать розу через противогаз. P.S. Удивляет огромное колличество дезинформаторов. Люди же жить хотят, это ведь не шутки. Кто имеет настоящую установку Мишина, глупостями не занимается, т.к. она убирает в первую очередь ДУРЬ ИЗ ГОЛОВЫ — корректирует АУРУ.

Толя, если у тебя на намотку 120-ти витков уходит 3…4 дня адского труда — просто посмотри ролики на ютубе, например Седого. У меня такой оснастки нет, зато есть катушки от реле с нужным проводом, купил на базаре за копепйки. И вот берём, продеваем две катушки через пруток, надеваем тапочки, ставим ноги на книжку, пруток между тапочкой и пальцами… И что, 4 дня тяжёлого труда?

Технологий намотки может быть много, главное виток к витку и минимальное расстояние между витками. Имеется такой вот вопрос, Уверен ли ты, что заданные Мишиным частоты верны? В одной из передач он даёт сведения о катушке с одним проводом на 70 кГц. объясняя тем, что это частота электромагнитной компоненты катушки, мол де электростатическая превышает электромагнитную в 4 раза. Получается из 70, 280 кГц. Вроде бы ОК, а вот теперь ВНИМАНИЕ! Я лично связался с Мишиным по этому вопросу и стал выяснять, почему он говорит об этом вскользь. Тут столько народу с ума сошло от этой катушки, а частоты неясны, при том даётся совет во избежание негатива придерживаться диапазона 250 — 400 кГц. Поскольку вопрос серьёзный, я стал допытываться, Мишин стал юлить не в попад, ставить меня в дураках. Я этому умнику напомнил, что дело идёт о здоровье человека и его могут привлечь к ответу. Ответ я не получил. А теперь почитай комменты к его роликам, все возмущены его безсвязнным блудом. А теперь квинтэссенц, после распада СССР много лабораторий было расформировано, расписка о молчании уже не в силе и стали просачиваться сведения то о зеркалах Козырева, то о технологиях Тесла и т.д. Электростатика штука интересная, могу засвидетельствовать что воздействует, но ведь НЕВИДИМА, сродни привидению, но реально действующая. Здесь нужен конечно же СПЕЦ со знанием и авторитетом. Передачи же где Мишин вещает а в правом верхнем углу сидит поучаемый, а по сути менаджер всей затеи, вызывает улыбку.
Буду рад если кто аргументированно возразит.
P.S. Они, Мишин со товарищи, один раз даже доктора наук Ацюковского на передачу затащили, он послушал эти «генииальные» невпопады без комментариев. Так они ещё и второй раз к нему проникли, наглость беспредельная. Ацюковский мировая величина, с ним даже сфотографироваться рядом придаст сразу вес. Надо конечно это видеть как Ацюковский посмотрел на этих ребят, тут слов не надо, а им с гуся вода. Тут великий слепой Паниковский отдыхает. В ютубе есть этот ролик.

Где (в чём и какой версии) были сделаны brd и sch файлы. Открыть их не могу по нормальному, открывает только часть схемы — присутсвует только часть компонентов. Можно ли применять другие генераторы сигнала, уже существующие? Какие характеристики (ворота) должен иметь генератор по амперажу, вольтажу, частотам, ещё каким-либо показателям?

Установил на компе редактор EAGLE
Easily Applicable Graphical Layout Editor
Version 7.5.0 for Windows (64 bit)
Все нормально читается и .brd (печатная плата) и .sch (схема)

При намотке плоской катушки, взяв 2 ОДИНАКОВЫХ куска провода, в конце один из проводов окажется короче за счёт разницы радиусов. Насколько это значимо ? Куда подсоединен светик на видео, где он на деревяшке вместе с катушкой ? К любому концу любой катушки ?

все будет работать так как нужно, светодиоды можно подключать к одному из 2 свободных концов, но лучше намотать индикаторную катушку (на руку просто намотать 30 витков провода и концы подключить к выводам светодиодов) и настраивать с ее помощью, так будет точнее.

Индикаторная катушка должна содержать небольшое колличество витков дабы не привносить своим влиянием изменение частоты бифилярной катушки.

Просто подумай насколько значимо то, что между проводами двух катушек — ёмкость.

Ёмкость между витками образует на частоте реактивное сопротивление и связывает 2 на встречу друг к другу гальванически изолированные обмотки. Кто слушал внимательно в выпускных классах физику, должен это знать.

Alexey Altenergy, БлагоДарю за ответ.
На видео Александр Мишин говорит что нельзя использовать КЛЕЙ (провод эмалированный) для скрепления витков плоско-спиральной катушки (ПСК). А чем тогда можно ? В видео он показывает как-раз такую ПСК, из эмалированного провода. Чем она склеена ? Силиконом ?
Оргстекло тоже нельзя использовать за основу, а фторопласт можно ?

В первой схеме выходные транзисторы надо ставить на радиаторы? И катушка там интересно нарисована.Не как обычно

Подскажите пожалуйста, где можно почитать «выжимки» — такие, чтобы всё было логично и последовательно изложено, с объяснениями для «не-физиков» и «не-радиомонтажников» — научная «геоподоснова» и конкретные входные данные на эти катушки, генераторы импульсов и тп.п — чтобы можно было в одном месте это посмотреть. Предлагаю также свою помощь в систематизации этой информации. (а то видое разных длинных много, а конкретно — что делать — из них довольно трудно выудить…) — думаю, всем будет польза. БлагоДарю.

В результате подобной систематизации получится эдакую «проектную работу» оформить — с вступлением, с описанием миссии проекта, с научными доводами, с листами наблюдений, с техническими параметрами оборудования… К этой работе можно будет отсылать всех, кто впервые знакомится с темой — чтобы не 30 часов потратить на просмотр видео, а прочитал — и понятно. Она же может послужить материалом для патента. Предлагаю помощь в составлении/корректуре текста, удалённо.

Источник