Circuits de générateurs simples basse fréquence. Circuits radio, circuits électriques et principes Test du circuit générateur DTMF
Radio 1987, n°5
Les DME multi-vocaux avec un seul générateur de tonalités se sont déjà révélés être des appareils fiables et pratiques. Cependant, leurs capacités ne sont souvent pas pleinement exploitées en raison des caractéristiques des générateurs utilisés. En règle générale, le générateur de sons est construit sur la base d'un résonateur à quartz ou de circuits RC très stables. Dans ce cas, le contrôle électronique de la fréquence est soit exclu, soit extrêmement difficile.
Le dispositif décrit ci-dessous est un générateur de tonalité commandé en tension. Le signal de commande est supprimé de divers shapers et commandes EMR. Il peut s'agir de générateurs de vibrato de fréquence, de générateurs d'enveloppe (pour des changements d'accordage automatiques), de régulateurs de glissando (accordage coulissant) avec commande manuelle ou au pied (pédale).
Les caractéristiques du générateur incluent une fréquence de fonctionnement élevée. L'utilisation d'un microcircuit numérique a permis de mettre en œuvre un VCO relativement simple et bon marché avec une fréquence de fonctionnement allant jusqu'à 7,5...8 MHz (Fig. 1). Pour la plupart des générateurs de sons numériques dotés d'une gamme musicale uniformément tempérée, généralement constitués de 12 compteurs identiques avec différents facteurs de conversion d'intervalle, une fréquence d'horloge (principale) est requise dans la plage de 1 à 4 MHz. Par conséquent, les caractéristiques du générateur doivent être telles qu'elles assurent la linéarité nécessaire dans ces limites de fréquence.
Le principe de fonctionnement du générateur repose sur la formation d'impulsions, réglables en durée, par deux shapers identiques commandés en tension et fermés en anneau. Ainsi, la décroissance d'une impulsion à la sortie d'un conformateur provoque l'apparition du front de l'impulsion suivante à la sortie d'un autre, etc. Le fonctionnement du dispositif est illustré par les chronogrammes représentés sur la Fig. 2. Jusqu'à l'instant t 0, la tension de commande est nulle. Cela signifie qu'aux points A et B un signal avec un niveau logique 0 a été établi, puisque le courant d'entrée circulant des éléments DD1.1 et DD1.2 (il ne dépasse pas environ 1,6 mA) est fermé à un fil commun à travers résistances R1 et R2 et une petite résistance de sortie de la source de tension de commande. Le niveau 1 est actif à la sortie des inverseurs DD1.1 et DD1.2 à ce moment, donc le déclencheur RS sur les éléments DD1.3 et DD1.4 sera réglé arbitrairement sur l'un des états stables. Supposons, pour plus de précision, que la sortie directe (supérieure dans le circuit) a un signal de 1 et que la sortie inverse a un signal de 0.
Lorsqu'une certaine tension positive apparaît à l'entrée de commande à l'instant t 0, le courant circulera à travers les résistances R1 et R2. Dans ce cas, au point A, la tension restera proche de zéro, puisque le courant traverse la résistance R1 jusqu'au fil commun à travers la faible résistance de la diode VD1 et le circuit de sortie de l'élément DD1.4. Au point B, la tension va augmenter, puisque la diode VD2 est fermée à un niveau haut à la sortie de l'élément DD1.3. Le courant traversant la résistance R2 chargera le condensateur C2 à 1,1... 1,4 V en un temps dépendant de sa capacité, de la résistance de la résistance R2 et de la valeur de la tension de commande. À mesure que U ynp augmente, le taux de charge du condensateur augmente et celui-ci se charge au même niveau en moins de temps.
Dès que la tension au point B atteint le seuil de commutation de l'élément DD1.2, sa sortie passera au niveau 0, ce qui commutera le déclencheur RS. Désormais, la sortie directe aura un niveau de 0 et la sortie inverse aura un niveau de 1. Cela entraînera une décharge rapide du condensateur C2 et une diminution de la tension, et le condensateur C1 commencera à se charger. En conséquence, la gâchette basculera à nouveau et tout le cycle se répétera.
Une augmentation de la tension de commande (période de temps t 1 ... t 2, Fig. 2) entraîne une augmentation du courant de charge des condensateurs et une diminution de la période d'oscillation. C'est ainsi que la fréquence d'oscillation du générateur est contrôlée. Le courant d'entrée circulant des éléments TTL s'ajoute au courant de la source de tension de commande, ce qui permet d'élargir les limites du signal de commande, car avec une résistance élevée des résistances R1 et R2, la génération peut être maintenue même à U ynp = 0. Cependant, ce courant se caractérise par une instabilité de température, qui affecte la stabilité de la fréquence de génération. Dans une certaine mesure, la stabilité en température du générateur peut être augmentée en utilisant les condensateurs C1 et C2 avec TKE positif, qui compenseront l'augmentation du courant d'entrée circulant incontrôlé des éléments DD1.1 et DD1.2 avec les changements de température.
La période d'oscillation dépend non seulement de la résistance des résistances R1 et R2 et de la capacité des condensateurs C1 et C2, mais également de nombreux autres facteurs, ce qui rend difficile une évaluation précise de la période. Si l'on néglige les temporisations des signaux dans les éléments DD1.1-DD1.4 et prends la valeur de leur tension logique 0, ainsi que la tension de seuil des diodes VD1 et VD2 égale à zéro, alors le fonctionnement du Le générateur peut être décrit par l'expression : T 0 =2t 0 =2RC*ln( (I e R+U control)/(I e R+U control -U sp)), obtenue à partir de la solution de l'équation différentielle :
dUc/dt = I e /C + (U contrôle -Uс)/(RC),
où R et C sont les valeurs nominales des circuits de synchronisation ; Uc - tension sur le condensateur C ; Usp - valeur de tension maximale (seuil) Uc ; U ynp - tension de commande ; I e - valeur moyenne du courant de fuite d'entrée de l'élément TTL ; t 0 - durée d'impulsion ; T 0 - période d'oscillation. Les calculs montrent que la première de ces formules s'accorde très précisément avec les données expérimentales à Uynp>=Usp, alors que les valeurs moyennes ont été choisies : I e = 1,4 mA ; Usp = 1,2 V. De plus, sur la base de l'analyse de la même équation différentielle, nous pouvons arriver à la conclusion que
(I e R+U contrôle)/(I e R+U contrôle -Usp)>0,
c'est-à-dire que si I e R/(I e R-Usp)>0, alors le dispositif est opérationnel à Uynp≥0 ; Cette conclusion est confirmée par les tests expérimentaux de l'appareil. Néanmoins, la plus grande stabilité et précision du fonctionnement du VCO peut être obtenue avec Ucontrol ≥ Usp = 1,2..1,4 V, c'est-à-dire dans la plage de fréquences de 0,7...4 MHz.
Un circuit générateur de sons pratique pour EMI ou EMC polyphonique est illustré à la Fig. 3. Limites de fréquence de fonctionnement (avec commande U ≥ 0,55...8 V) - 0,3...4,8 MHz. La non-linéarité de la caractéristique de contrôle (à une fréquence comprise entre 0,3 et 4 MHz) ne dépasse pas 5 %.
L'entrée 1 reçoit un signal du générateur d'enveloppe pour contrôler automatiquement le glissement de fréquence audio. Avec une légère profondeur de modulation (5...30 % du ton), on obtient une imitation des tons du son d'une guitare basse, ainsi que d'autres instruments à cordes pincées et à percussion, dans laquelle la hauteur d'intonation des sons à le moment de leur extraction s'écarte légèrement de la norme (augmente généralement brusquement lors de l'attaque du son puis diminue rapidement jusqu'à sa valeur normale).
L'entrée 2 est alimentée par une tension de commande constante provenant d'un contrôleur de glissando manuel ou à pédale. Cette entrée est utilisée pour ajuster ou changer (transposer) la tonalité sur deux octaves, ainsi que pour glisser le long de la hauteur des accords ou des sons tonals qui imitent, par exemple, le timbre d'une clarinette, d'un trombone ou d'une voix.
L'entrée 3 est alimentée par un signal sinusoïdal, triangulaire ou en dents de scie provenant du générateur de vibrato. La résistance variable R4 régule le niveau de vibrato entre 0...+-0,5 tons, ainsi que le niveau de déviation de fréquence jusqu'à +-1 octave ou plus lorsque le commutateur SA1 est fermé. Avec une fréquence de modulation élevée (5...11) Hz) et une profondeur de +-0,5...1,5 octaves, les sons tonals perdent leurs qualités musicales et acquièrent le caractère d'un signal sonore, rappelant un grondement sourd ou un bruissement de pales du ventilateur. À basse fréquence (0,1...1 Hz) et à la même profondeur, on obtient un effet très coloré et expressif, semblable au son « flottant » d'un ukulélé.
Le signal de la sortie du générateur de sons doit être envoyé à l'entrée d'un conditionneur de signal numérique d'échelle musicale à tempérament égal.
Un additionneur actif de signaux de commande est monté sur l'amplificateur opérationnel DA1. Le signal de la sortie de l'additionneur est fourni à l'entrée du VCO, qui est réalisé à l'aide des éléments logiques DD1.1-DD1.4. En plus du VCO, l'appareil contient un exemple d'oscillateur à quartz assemblé sur les éléments DD2.1, DD2.2, ainsi qu'un circuit de deux diviseurs de fréquence d'octave sur les déclencheurs du microcircuit DD3. cadencé par ce générateur. Le générateur et les déclencheurs génèrent trois échantillons de signaux avec une fréquence de 500 kHz, 1 et 2 MHz. Ces trois signaux et le signal de la sortie VCO sont envoyés à l'entrée de commutateurs électroniques montés sur des éléments à collecteur ouvert DD4.1-DD4.4.
Ces interrupteurs, contrôlés par les interrupteurs SA2-SA5, ont une charge commune - résistance R13. Les circuits de sortie des éléments forment un dispositif avec une fonction OU logique. Lorsqu'un des commutateurs transmet son signal d'horloge à la sortie, les autres sont fermés au niveau bas par les commutateurs. Le niveau haut pour l'alimentation des entrées R des bascules D DD3.1 et DD3.2 et des contacts des commutateurs SA2-SA5 est supprimé de la sortie de l'élément DD2.4.
Un oscillateur à quartz avec diviseurs de fréquence joue un rôle auxiliaire et sert principalement au réglage opérationnel du VCO ou « pilote » l'instrument en mode « Orgue », avec les interrupteurs SA3, SA4, SA5 (« 4 », « 8 », « 16 "" ) vous permettent de décaler la hauteur de l'EMR, respectivement, du registre le plus bas d'une ou deux octaves vers le haut. Dans ce cas, bien sûr, il ne peut y avoir aucun ajustement ou changement de la hauteur des sons.
Les inconvénients du générateur comprennent une stabilité de température relativement faible, ce qui dans ce cas n'est pas d'une grande importance, et une non-linéarité significative de la caractéristique de contrôle du VCO aux bords de la plage, en particulier dans les fréquences inférieures de la plage de fonctionnement du générateur.
Sur la fig. La figure 4 montre la dépendance mesurée expérimentalement de la fréquence de génération sur la tension de commande : 1 - pour le générateur selon le circuit de la Fig. 1, 2 - fig. 3.
L'appareil est assemblé sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre stratifiée de 1,5 mm d'épaisseur.
Les puces de la série K155 peuvent être remplacées par des puces similaires des séries K130 et K133 ; K553UD1A - à K553UD1V, K553UD2, K153UD1A, K153UD1V, K153UD2. Au lieu de D9B, vous pouvez utiliser des diodes de cette série avec n'importe quelle lettre d'index, ainsi que D2V, D18, D311, GD511A. Il est préférable de choisir par exemple les condensateurs C4 et C5 à TKE positif. KT-P210. KPM-P120, KPM-P33, KS-P33, KM-P33, K10-17-P33, K21U-2-P210, K21U-3-P33. Condensateurs C7, C10, C11 - K50-6.
Une attention particulière doit être portée au blindage minutieux de l'appareil. Les conducteurs de sortie doivent être torsadés en un cordon au pas de 10..30 mm.
Un générateur de sons correctement installé ne nécessite aucun réglage et commence à fonctionner immédiatement après la mise sous tension. La tension de commande à l'entrée du VCO ne doit pas dépasser 8...8,2 V. La stabilité de la fréquence du générateur est affectée négativement par les changements de tension d'alimentation de 5 V, il doit donc être alimenté à partir d'une source avec un coefficient de stabilisation élevé.
I. BASKOV, village de Poloska, région de Kalinin.
LITTÉRATURE
- V. Bespalov. Diviseur de fréquence pour EMR polyphonique. - Radio, 1980, n°9.
- L.A. Kouznetsov. Fondamentaux de la théorie, de la conception, de la production et de la réparation des DME. - M. : Industrie légère et agroalimentaire. 1981.
Vous pouvez créer un générateur de signal sonore intermittent selon le schéma de la Fig. 5.3. Il permet de contrôler le démarrage du circuit en fournissant une tension d'alimentation à l'entrée DA1/4. Mais dans les cas où il est nécessaire d'utiliser deux minuteries pour que l'appareil fonctionne, il est plus pratique de prendre un microcircuit qui les contient déjà dans un seul boîtier (voir tableau 4.2).
Riz. 5.3. Générateur de signaux intermittents basé sur deux minuteries
Des variantes de générateurs fabriqués avec une double minuterie sont illustrées à la Fig. 5.4 et 5.5. L'activation de la minuterie en mode générateur d'impulsions symétriques (Fig. 5.4, b) vous permet de réduire le nombre d'éléments nécessaires. Ces circuits sont universels : il est possible d'ajuster la fréquence sonore et l'intervalle de répétition sur une large plage.
Sur la fig. La figure 5.5 montre un schéma d'un générateur qui produit un signal pour effectuer un appel téléphonique à des intervalles de 10 s. À cette fin, un transformateur augmentant la tension basse fréquence de 12 à 70...100 V a été utilisé.
Le générateur le plus simple d'un signal sonore intermittent peut être effectué sur une seule minuterie, si vous utilisez une LED clignotante. Par exemple, les LED L-36B, L-56B, L-456B et quelques autres ont déjà un disjoncteur à l'intérieur (elles sont disponibles en différentes couleurs de lueur).
Riz. 5.4. Circuits générateurs de tonalités intermittentes : a - option 1.6 - option 2
La LED doit être allumée comme indiqué sur la Fig. 5.6. Dans ce cas, la fréquence des salves alternées dépend entièrement des paramètres de la LED utilisée. Généralement, leur période de clignotement est comprise entre 0,5 et 1 s. C'est tout à fait suffisant pour les dispositifs d'alarme. La fréquence de remplissage des packs (avec un signal sonore) dépend des valeurs des éléments C1-R1.
Riz. 5.5. Circuit générateur de signaux intermittents pour le fonctionnement d'un appel téléphonique
Riz. 5.6. Générateur d'impulsions intermittentes
Riz. 5.7. Générateur d'impulsions intermittentes sans utiliser de condensateur maître
Riz. 5.10. Circuit d'un générateur de signaux basse fréquence à fréquence décroissante
Littérature : Pour les radioamateurs : schémas utiles, Livre 5. Shelestov I.P.
La figure 1 montre un circuit générateur simple conçu principalement pour tester les équipements basse fréquence et en identifier les défauts.
Le générateur a une fréquence fixe de 1000 Hz dont la valeur est fixée par la résistance R1. Le niveau du signal de sortie est déterminé par la position du curseur de la résistance R13. Le circuit dispose d'un système pour supporter le signal de sortie à un certain niveau, composé des éléments VT1, VD2, R10, R11, C6. Le niveau de réponse du système de maintien automatique de la tension de sortie est réglé à l'aide de la résistance R11. Le coefficient harmonique de ce générateur est relativement élevé, de sorte qu'il peut être utilisé pour mesurer les distorsions non linéaires des équipements basse fréquence. Par conséquent, à la sortie de ce générateur, vous devez installer un filtre passe-bas - LPF. Un tel filtre. Doté d'un filtre passe-bas, ce générateur produit un signal sonore très propre avec un niveau de distorsion non linéaire de plusieurs millièmes de pour cent. Le générateur doit être alimenté par une source DC stabilisée avec une tension de 5... 12V. Le schéma de circuit et le dessin du circuit imprimé peuvent être téléchargés ici.
L'une des principales exigences des amplificateurs de signaux à bande latérale unique est la linéarité de leurs caractéristiques d'amplitude. Un amplificateur avec une mauvaise linéarité est généralement une source d'interférences pour les autres radioamateurs et parfois pour les téléspectateurs. Pour détecter les distorsions non linéaires dans les amplificateurs de signal SSB, utilisez méthode de test à deux tons.
Si deux signaux basse fréquence de fréquences différentes mais d'amplitude égale sont appliqués à l'entrée d'un émetteur à bande latérale unique, alors le signal à la sortie de l'amplificateur de puissance variera de manière sinusoïdale de zéro à la valeur maximale ( Figure 1).
La période de changement est déterminée par la différence de fréquences à l'entrée de l'émetteur. Sur la base de la forme de l'enveloppe du signal de sortie et de ses écarts par rapport à la loi sinusoïdale, on peut juger de la linéarité de la caractéristique d'amplitude de l'appareil.
La forme et le niveau du signal sont surveillés avec un oscilloscope. Étant donné que l'amplitude de la tension de sortie de l'amplificateur étudié est généralement de plusieurs dizaines de volts, le signal peut être appliqué directement aux plaques de déflexion d'un oscilloscope (y compris celles basse fréquence). La source du signal bicolore peut être un générateur dont le circuit est représenté sur Figure 2.
Figure 2
Il se compose de deux oscillateurs avec rétroaction via des doubles ponts en T et d'un émetteur suiveur. Le générateur, monté sur le transistor V1, produit une fréquence de 1550 Hz. et sur V2 - 2150 Hz. Grâce aux résistances de découplage R1 et R5, les signaux du générateur sont fournis à l'émetteur suiveur (transistor V3). Lors de l'utilisation d'éléments ayant les valeurs nominales indiquées dans le schéma, la tension de sortie « totale » (les deux générateurs de l'appareil sont allumés) est d'environ 0,1 V. La résistance de sortie est d'environ 300 Ohms.
Le réglage commence par un réglage précis de la fréquence des générateurs. Pour ce faire, en alimentant chacun d'eux alternativement, des éléments de ponts en T sont sélectionnés. Il convient de garder à l'esprit que pour conserver une bonne forme sinusoïdale du signal de sortie, la résistance des résistances R2 (R6) et R4 (R7) doit être environ 10 fois supérieure à la résistance de la résistance R3 (R8), et la capacité des condensateurs C1 (C6) et C4 ( C8) - la moitié de la capacité du condensateur SZ (C7). Après avoir réglé les fréquences des générateurs, les amplitudes des signaux sont égalisées à l'aide d'une résistance ajustée R5. Etant donné que la résistance R5 affecte dans une certaine mesure le niveau du signal du générateur sur le transistor V1, cette opération est réalisée par la méthode des approximations successives.
Le générateur est assemblé sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre de 2 mm d'épaisseur et de dimensions 55x65 mm ( riz. 3).
Figure 3
Il utilise des condensateurs KM-5, des résistances OMLT-0,125 (R5 - SPZ-1A), des transistors KT315 avec n'importe quelle lettre d'index. Le dispositif peut utiliser n'importe quel transistor basse ou haute fréquence de structure n-p-n ou p-n-p. Naturellement, dans un dispositif utilisant des transistors à structure PNP, la polarité de la source d'alimentation doit être différente. Comme on peut le voir sur la Fig. 2, l'appareil dispose de bornes séparées pour connecter l'alimentation aux générateurs. Cela permet, si nécessaire, d'envoyer un signal de test à tonalité unique à l'émetteur avec une fréquence de 1550 et 2150 Hz, respectivement. Dans ce cas, pour commuter les circuits d'alimentation du générateur de l'appareil, il est nécessaire de régler l'interrupteur sur deux sens et quatre positions (« Off », « 1550 Hz », « 2150 Hz », « Signal bicolore ») . Vous pouvez également utiliser un interrupteur unidirectionnel en « découplant » les points de commutation des générateurs avec deux diodes (de tout type). Pour régler le niveau du signal de sortie à la sortie de l'appareil, vous devez activer une résistance variable avec une résistance de 5... 15 kOhm.
Lors de la configuration de l'émetteur à l'aide d'un générateur, une antenne équivalente est connectée à l'amplificateur de puissance, dont le signal est transmis à l'oscilloscope. Le niveau du signal du générateur à deux tons est réglé sur le même niveau que le niveau de signal maximum développé par le microphone avec lequel l'émetteur est utilisé. Après avoir allumé l'émetteur, sélectionnez la fréquence de balayage de l'oscilloscope afin qu'une image stable de l'oscillogramme soit obtenue sur l'écran. Après cela, le chemin de transmission est ajusté, obtenant une distorsion minimale de l'enveloppe du signal RF.
Décrit générateur de deux tons bon pour la configuration de l'émetteur-récepteur
Il vaut mieux ne pas expliquer, mais tout voir tout de suite :
Un drôle de jouet, n'est-ce pas ? Mais voir est une chose, mais le faire de ses propres mains en est une autre, alors commençons !
Schéma de l'appareil :
Lors du changement de résistance entre les points PENCIL1 et PENCIL2, le synthétiseur produit une mélodie de tonalités différentes. Les pièces marquées * ne peuvent pas être installées. Au lieu du transistor T1, le KT817 convient ; BC337, au lieu de Q1 - KT816 ; BC327. Veuillez noter que le brochage des transistors d'origine et analogiques est différent. Vous pouvez télécharger le circuit imprimé fini sur le site Web de l’auteur.
Je vais assembler le circuit de manière très compacte (ce que je déconseille aux débutants) sur une maquette, voici donc ma version du tracé du circuit :
Au revers, tout paraît moins soigné :
Comme boîtier, j'utiliserai un bouton d'un parasurtenseur :
Dans le cas :
J'ai fixé le bornier du haut-parleur et de la couronne sur de la colle chaude :
Appareil complet :
Je suis également tombé sur un schéma simplifié :
En principe, tout est pareil, seul le grincement sera plus silencieux.
Conclusions :
1) Il est préférable d'utiliser un crayon 2M (double douceur), le dessin sera plus conducteur.
2) Le jouet est intéressant, mais il est devenu ennuyeux au bout de 10 minutes.
3) Une fois que vous en avez assez du jouet, vous pouvez l'utiliser à d'autres fins - faites sonner le circuit, déterminez la résistance approximative à l'oreille.
Et enfin, une autre vidéo intéressante :