Страничка о генераторах импульсов ( меандра)
тут азы так сказать генераторостороения .
Цифровой логический уровень. Вентили и булева алгебра.doc
Так как быстрые генераторы, без LC контура всяк надо для экспериментов,
а в микросхемах частенько бывает так что «транзисторы внутренне-микросхемные» — не такие уж и быстрые ..
как к примеру всем известный КТ315.
ну а LC контур применять в генераторах которые используются для опытов с устройствами которые вокруг себя создают сильную статику- это думаю моветон.
посему — только на кристаллах.
Ваяние генераторов на микросхемах и таймерах — дело не хитрое, но для понимания процессов происходящих в этих самых микросхемах и таймерах, надо думается всё же начинать с понимания простой логики — буквально — работы ключей -транзисторов и соответственно и понимания процесов — в них, .
начать думаю стоит с этого. ..
1. Схемка простого генератора
также можно скачать и схемку которая работает в Proteus ( ISIS ) по вот этой ссылке
или же на странице
файл под названием mudurdun.DSN
осциллограмма снятая в протеусе Proteus ( ISIS ) этого генератора.
то есть если Proteus ( ISIS ) не врёт, а похоже что версия 7.10 довольно стабильна хотя и требует больших вычислительных ресурсов процессора во время симуляции
.. то думаю
что именно этот вариант буду собирать на макетной плате, для препарации сего девайса уже не в виртуальной среде а в «реальном железе и кристаллах»
Собственно ниже на изображении сама осциллограмма на которой внимание стоит обратить как на на фронты так и на величину всей волны а не только импульса.
PS
Примечание
минимальный конденсатор в задающем мультивибраторе- заменён с 200 ПФ на 100ПФ, скорее всего можно установить и меньший, но, надо проверять в железе, так как вычислительные способности моего компьютера — не справляются одновременно и симуляцией и с замерами на виртуальном осциллографе при таких частотах виртуального устройства
Следующий генератор — это генератор на инверторах.
Вместо микросхемных инверторов -использовались простые транзисторы.
Также как и в предыдущей схеме — имеется возможность регулирования частоты и скважности
файл для симуляции устройства в программе Протеус Proteus ( ISIS ) можно скачать на странице — » документы»
название файла gnti.DSN
или же вот по этой ссылке
Следующий генератор это генератор на 555 таймере
Максимальная частота которую позволяют получить встроенные в микросхему транзисторы- не очень велика.
И ограничена длительностью фронтов импульса, другими словами, при малом значении задающего конденсатора — меандр превращается в синус ( пилу), и
. даже срывается генерация.
Максимально короткий , более менее похожий на меандр периодический сигнал, что удалось получить в симуляторе на этой микросхеме — 1,68 uS
1,68 uS — имеется в виду вся волна меандра, то есть, и пауза, и импульс в сумме. (мне так удобней частоту считать 😉 )
файл для симуляции устройства в программе Протеус Proteus ( ISIS ) можно скачать на странице — » документы»
название файла gm555chisk.DSN
или же вот по этой ссылке
обновленно 9.04.2012
откорректировал и заодно и протестировал параметры номиналов переменных и постоянных резисторов.
также пришлось добавить ещё один постоянный резистор ( сопротивление ) на седьмую ногу, для того чтоб не было срыва генерации при регулировании скважности.
Также выкинул конденсатор с пятой ноги и оставил её не подключенной, так как оно вроде бы и не к чему.
вернее, можно конечно попробовать стабилизировать частично меандр если подключить пятую ногу на землю через конденсатор около 10-15 пикофрад .
но, как мне показалось — это излишне, потому что в итоге, сигнал этот будут использовать для включения и выключения биполярных быстрых транзисторов, частота возможной предельной осцилляции предполагаемых транзисторов 300 мгц , сие всего лишь для того чтоб в итоге, на выходе пред затвором полевого транзистора, добиться как можно более резкого фронтов подъема и спада импульсов.
Для раскачки цилиндрических индуктивностей на их собственной частоте резонанса, сей генератор не годится, в связи с максимально возможным получением частоты не более 600-650 кгц ( более у меня не вышло раскачать 555 таймер), но для создания импульсов, используемых в сварочных аппаратах, в пламенно-водородных горелках, а также, в индукционных плавильных устройствах, этого генератора должно хватить.
И при условии того что после выхода с таймера , сигнал будет облагораживаться быстрым биполярником ( хотя бы КТ315 ), то, в итоге думаю можно будет добиться работы предполагаемых вышеописанных возможных устройств, в приемлемых режимах.
откорректированная схема и ссылка на файл для симулятора Proteus 7.10 Professional ISIS.
или же на этой странице
( некое пояснение , в протесуе не совсем так происходит симуляция как это есть в реальном устройстве, потому что симулятор не учитывает ёмкость проводников, и качество монтажа, да и кроме этого, мной, для симуляции использовался усреднённый режим с минимальными выборками, посему, пред разводкой платы, желательно протестировать обязательно сборку генератора на макетной плате.)
фото макетной платы с сборкой данной схемы .
фрагмент осциллограммы снятый с реального устройства собранного на макетной плате.
( собственно данную схему, и тему по таймеру 555 считаю для себя закрытой, и в дальнейшем, при условии появления материалов для публикации, будут обновления только по генераторам на быстродействующих биполярных транзисторах)
обновлено 12.04.2012
закрыть «для себя» тему с таймером 555 не вышло 🙂
в связи с тем, что схемы с смещением через делительные резисторы- оказались хоть и работоспособны , но довольно капризны, и кроме этого, видимо в связи с быстродействием самой микросхемы Таймер555 ( 3 мгц), регулировка скважности на крайних частотах осцилляции ( около 750 килогерц) — довольно требовательна к линейности переменного резистора и даже с помощью подстроечных многооборотных резисторов, не всегда получалось линейно регулировать скважность.
Посему решил всё же не насиловать сей не побоюсь сказать «сложнейшей конструкции микропроцессор», а сделать ему простейшую обвязку , и ограничить частоту до 430 килогерц. На частоте 430 килогерц — регулировка скважности возможна только в сторону увеличения длинны импульса, на частотах же ниже 380 килогерц, уже есть возможность регулировать скважность до 25 процентов, и естественно на частотах ещо более низких, скважность с помощью многооборотного проволочного резистора — можно выставлять, двадцать и менее процентов, от длинны импульса от периода.
К превеликому сожалению, с микросхемой за 50 центов — не выходит сделать генератор с регулируемой частотой и скважностью — на частоту более чем 380 -350 килогерц.
Но в прицнипе, и этих частот при таком бюджете, вполне . Так сказать девайс- по деньгам.
Изготовить на печатной плате такой вот генератор с регулировкой частоты и скважности, с расширяемым диапазоном частоты с помощью блока задающих конденсаторов от 5 герц до 430 килогерц, и использовать его для запуска высоковольтных транзисторов, через которые будет заряжаться конденсатор ( на 650 вольт) накачиваемый высоковольтной бифилярной катушкой.
Частота в принципе для такой «емкостной заряжали-разряжали» нужна не более 70гц- 50гц . Далее предполагается с конденсаторов разряд в виде импульса, подавать на «обычный» сетевой МОТ трансформатор, но развернутый наоборот. Керны с МОТа уже удаленны, лишние обмотки сняты, и оставлены лишь повышающая ( которая станет сетевой) и сетевая (которая станет понижающей) ,
Тут можно скачть файл для симуляции в программе протеус 7.10
Источник
Генератор прямоугольных импульсов на NE555
555 — аналоговая интегральная микросхема, универсальный таймер — устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, реле времени, пороговых устройств и прочих узлов электронной аппаратуры. В качестве примеров применения микросхемы-таймера можно указать функции восстановления цифрового сигнала, искаженного в линиях связи, фильтры дребезга, двухпозиционные регуляторы в системах автоматического регулирования, импульсные преобразователи электроэнергии, устройства широтно-импульсного регулирования, таймеры и др.
В данной статье расскажу о построении генератора на этой микросхеме. Как написано выше мы уже знаем что микросхема формирует повторяющиеся импульсы со стабильными временными характеристиками, нам это и нужно.
Схема включения в астабильном режиме. На рисунке ниже это показано.
Так как у нас генератор импульсов, то мы должны знать их примерную частоту. Которую мы рассчитываем по формуле.
Значения R1 и R2 подставляются в Омах, C — в фарадах, частота получается в Герцах.
Время между началом каждого следующего импульса называется периодом и обозначается буковкой t. Оно складывается из длительности самого импульса — t1 и промежутком между импульсами — t2. t = t1+t2.
Частота и период — понятия обратные друг другу и зависимость между ними следующая:
f = 1/t.
t1 и t2 разумеется тоже можно и нужно посчитать. Вот так:
t1 = 0.693(R1+R2)C;
t2 = 0.693R2C;
С теорией закончили так что приступим к практике.
Разработал простенькую схему с доступными всем деталями.
Расскажу о ее особенностях. Как уже многие поняли, переключатель S2 используется для переключения рабочей частоты. Транзистор КТ805 используется для усиления сигнала (установить на небольшой радиатор). Резистор R4 служит для регулировки тока выходного сигнала. Сама микросхема служит генератором. Скважность и частоту рабочих импульсов изменяем резисторами R3 и R2. Диод служит для увеличения скважности(можно вообще исключить). Также присутствует шунт и индикатор работы, для него используется светодиод со встроенным ограничителем тока(можно использовать обычный светодиод ограничив ток резистором в 1 кОм). Собственно это все, далее покажу как выглядит рабочее устройство.
Вид сверху, видны переключатели рабочей частоты.
Снизу прикрепил памятку.
Данными подстроечными резисторами регулируется скважность и частота (на памятке видно их обозначение).
Источник
Генератор сигналов из набора: плюсы и минусы
Генератор сигналов был в лаборатории нашего института — это такой большой ящик с десятком ручек регулировки. Он был ламповый и грелся минуты три до выхода на нормальный режим работы. Может ли маленькая платка за 7 долларов выполнять основные его функции? Посмотрим.
Технические характеристики генератора из описания магазина:
Питание: 9-12 вольт
Форма сигналов: прямоугольная, треугольная, синус
Импеданс: 600 Ом ± 10%
Частота: 1 Гц — 1 Мгц
Настройка частоты и амплитуды
Разрешение сигнала: 5 бит
Возможность грубой и тонкой настройки.
Синус:
Амплитуда: 0-3 вольта при питании 9 вольт
Дисторшн: менее 1% при частоте 1 КГц.
Равномерность: +0.05dB в диапазоне 1Гц — 100КГц.
Прямоугольный сигнал:
Амплитуда без нагрузки: 8 Вольт при питании 9 Вольт.
Возрастание сигнала — менее 50нс (на частоте 1КГц)
Спад синала — менее 30нс (на частоте 1КГц)
Симметричность: менее 5% (на частоте 1КГц)
Треугольный сигнал:
Амплитуда: 0 — 3 вольта при питании 9 вольт.
Линейность: менее 1% в диапазоне до 100 КГц при токе 10 мА.
Там же красным по белому написано, что эта версия поставки не включает в комплект корпус. Но мне прислали с корпусом. Приятная неожиданность.
Итак, генератор сигнала поставляется в разобранном виде. Но собирается настолько быстро и приятно, что это пожалуй даже плюс.
В комплекте присутствует плата, набор комплектующих, микросхема XR-2206 (основа всего проекта), инструкция, детали корпуса из оргстекла и необходимые для сборки винтики и гаечки.
Инструкция достаточно подробная, ошибиться в сборке по ней невозможно. Кроме схемы размещения деталей, там указан из список с упоминанием полярности там, где это надо, обшие рекомендации по сборке и принципиальная схема обвязки микросхемы. Все на английском.
Деталей мало, установка очевидна, справится даже чайник. Белая полоска на электролитиках должна совпадать с заштрихованной стороной круга, нарисованного на плате. Резисторы лучше проверять мультиметром, прежде чем устанавливать. Пожалуй, и вся премудрость.
Детели установлены на свои места, можно приступать к пайке.
Но прежде чем паять, я заглянул в датшит и полистал в интернете. Там советуют заменить резистор R4, отвечающий за подстройку синуса, на реостат. Это даст возможности минимизировать ненужные гармоники и приблизить сигнал к идеальной синусоиде. Так что я решил сразу впаять реостат в 500 Ом.
Вот так получилось. Паяется все легко, только перед впаиванием разъема питания нужно примерить боковину корпуса, чтобы потом все нормально собралось. Снизу платы желательно длинные «хвосты» не оставлять, так как плата должна быть прижата к дну корпуса, иначе не хватит длины болтов, фиксирующих плату.
В конце собираем корпус. Детали хорошо подогнаны друг к другу. Винты вкручиваются в фигурные отверстия в форме звездочек. Они легко и с первого раза нарезают там резьбу, сидят потом плотно, не выпадают и не выкручиваются.
Длины штатных винтов, крепящих плату, мне не хватило, так что я подобрал свои, даже с дистанционными шайбочками.
Вот итог всех трудов:
Подсоединяем осциллограф, включаем.
Все работает. Попробуем повысить напряжение питания. По датшиту микросхемы, она питается напряжением от 10 до 26 вольт.
Синхронизация сбивается, при обследованиии синусодиы видно, что начинет сбиваться фаза.
В режиме прямоугольного сигнала та же история:
При снижении напряжения питания ниже 12 вольт сигнал восстанавливается, но амплитуда выходного сигнала ограничивается входным минус 2 — 3 вольта:
Ну нам и не обещали работу от 26 вольт. В описании генератора заявлена работа как раз от 12 вольт. Так что все по-честному.
Посмотрим на диапазон частот:
Минимально получилось порядка 0,6 Гц.
Не подумайте, что это такой затейливый сигнал, это просто осциллограф дуреет и считает, что мы имеем дело с постоянным напряжением. При переключении в режим постоянного напряжение получаем такую картину:
Вот так вот! Полка 1 вольт, размах сигнала от 1 до 9,8 вольт. Амплитуда, таким образом, 8,8 вольта. Такая же история и с другими сигналами — синусом и треугольником. Для некоторых применений это не критично, а вот для тестирования аппаратуры, где нет входного фильтра, полка ни к чему. Такой сигнал надо пропускать через конденсатор, чтобы лишить его постоянной составляющей.
Устанавливаем конденсатор 2,2мкФ:
Ну вот. Теперь красивая синусоида вокруг нуля и в режиме измерения постоянки!
Крупнее, в режиме переменного напряжения:
И тот же сигнал, в режиме постоянного напряжения, с фильтрующим конденсатором 2,2мкФ:
С треугольником что-то не задалось, форма получилась такая:
При замене конденсатора на 3,3 мкФ все пришло более-менее в норму:
Но, прямо скажем, 0,6 Гц — не самый актуальный режим работы. Вот как выглядит треугольник на частоте в 1 КГц. Без конденсатора, в режиме AC:
С конденсатором, в режиме DC:
Как видим, все совершенно одинаково.
Теперь выкручиваем ручки частоты на максимум:
Синус красивый, частота получилась даже больше заявленной: 1,339 МГц.
Ну а что вы хотели — на таких-то частотах! От синуса отличается чуть большей амплитудой. На самом деле, такая разница в амплитудных значениях характерна для всего диапазона частот: в микросхеме синус делается из треугольника, у которого сглаживаются вершины.
Прямоугольный сигнал идет с другого выхода микросхемы. Он не регулируется по амплитуде, хотя она у него зависит от входного напряжения. На самом деле, это еще большой вопрос, выдает ли генератор кривой сигнал, или это осциллограф не может его отобразить. Или вообще щупы виноваты.
Амплитуда синуса и треугольника, как я уже говорил, может тоже регулироваться в известных пределах: если перестараться, то треугольник может получиться таким:
Соответственно, заваливаются и вершины синуса, но это не так заметно. Поэтому в режиме синуса полезно иногда переключаться на треугольник и проверять, хорошо ли отображаются вершины. Уменьшаем амплитуду:
Ну вот, теперь и синус будет красивый:
Для того, чтобы понять, насколько хорош этот синус, есть проверенный способ: глянуть на преобразование Фурье от него. Вот что получилось:
У нас есть хороший пик на частоте 100 КГц, есть пики второй и третьей гармоники, но они вполне допустимых размеров, для такой техники. Установленным подстроечником можно их минимизировать. Удобно использовать прецизионный реостат, там от упора до упора много оборотов винта, так что удобно настроить буквально доли ома. Эта картинка — как раз результат моей подстройки. У меня получилось оптимальное значение резистора R4 — 243 Ома. К слову, в набор положили резистор 330 Ом.
Для сравнения, вот спектр треугольного сигнала:
Видим красивые пики на боковых гармониках, ну так это же треугольник, а не синусоида. Для комплекта, вот прямоугольный сигнал:
Тут и так все понятно. Как видим, прямоугольник на 100 КГц остается более-менее прямоугольным. Проверим, что делается на 1 МГц:
Меандр похож на клюв тукана.
Картинки у меня кончились, теперь пару слов общих впечатлений.
Регулировка амплитуды грубовата в области низких значений, кроме того, ее почему-то сделали обратной: по часовой стрелке — уменьшаем, против часовой — увеличиваем. Регулировка частоты, что грубая, что тонкая — почти одинаково влияют на результат. Тонкую я сделал бы реостатиком меньшего номинала. Но это придирки, конечно, можно привыкнуть за пару раз использования.
Резистор, который влияет на дисторшн синуса, можно было бы сделать подстроечником, как и предусмотрено в датшите микросхемы. Но если уж делать резистор, то 330 Ом — явно перебор, там нужно 200-250 Ом.
В остальном прибор порадовал: собирается легко, можно даже с ребенком собрать, как конструктор. Довольно хорошо генерирует сигналы до полумегагерца, дальше хорошо получается в основном синус. Но меандр таких частот обычно и не нужен. Вообще, прибор за 7 долларов, который помещается в карман и способный перекрыть 98% потребностей радиолюбителя в генерировании сигналов — вполне хороший выбор.
Порадовал и корпус — собирается хорошо, выглядит превосходно!
Ссылка на генератор сигналов в магазине: тыц. (цена сегодня $7.68)
Подстроечный реостатик на Али — набор 15 штук разных номиналов, на все случаи жизни. Цена около ста рублей. Пятьсот Ом там тоже есть.
Источник