Paprastų žemo dažnio generatorių grandinės. Radijo grandinės, elektros grandinės ir principai DTMF generatoriaus grandinės bandymas

Radijas 1987, Nr.5

Daugiabalsiai EMR su vienu tono generatoriumi jau pasitvirtino kaip patikimi ir praktiški įrenginiai. Tačiau jų galimybės dažnai nėra iki galo realizuojamos dėl juose naudojamų generatorių savybių. Paprastai tonų generatorius yra pagamintas remiantis labai stabiliu kvarciniu rezonatoriumi arba RC grandinėmis. Šiuo atveju elektroninis dažnio valdymas yra pašalintas arba labai sudėtingas.

Žemiau aprašytas įrenginys yra įtampos valdomas tonų generatorius. Valdymo signalas pašalinamas iš įvairių formuotojų ir EMR valdiklių. Tai gali būti dažnio vibrato generatoriai, voko generatoriai (automatiniams derinimo keitimams), glissando (tiuningo slydimo) reguliatoriai su rankiniu arba kojiniu (pedalu) valdymu.

Generatoriaus savybės apima aukštą veikimo dažnį. Skaitmeninės mikroschemos panaudojimas leido įgyvendinti gana paprastą ir pigų VCO, kurio veikimo dažnis iki 7,5...8 MHz (1 pav.). Daugumai skaitmeninių tonų generatorių su tolygiai temperuota muzikine skale, dažniausiai susidedančia iš 12 identiškų skaitiklių su skirtingais intervalų perskaičiavimo koeficientais, reikalingas 1...4 MHz diapazone esantis laikrodžio (vairavimo) dažnis. Todėl generatoriaus charakteristikos turi būti tokios, kad šiose dažnių ribose būtų užtikrintas reikiamas tiesiškumas.

Generatoriaus veikimo principas pagrįstas impulsų, reguliuojamų trukme, formavimu dviem identiškais įtampa valdomais formuotojais, uždarytais žiede. Taigi, impulso sumažėjimas vieno formuotojo išėjime sukelia kito impulso priekio atsiradimą kito impulso išėjime ir tt Prietaiso veikimą iliustruoja laiko diagramos, parodytos fig. 2. Iki momento t 0 valdymo įtampa lygi nuliui. Tai reiškia, kad taškuose A ir B buvo nustatytas 0 loginio lygio signalas, nes tekanti elementų DD1.1 ir DD1.2 įėjimo srovė (ji neviršija apytiksliai 1,6 mA) yra uždaryta į bendrą laidą per rezistoriai R1 ir R2 bei maža valdymo įtampos šaltinio išėjimo varža. 1 lygis šiuo metu yra aktyvus keitiklių DD1.1 ir DD1.2 išėjime, todėl elementų DD1.3 ir DD1.4 RS trigeris bus savavališkai nustatytas į vieną iš stabilių būsenų. Tikslumui darykime prielaidą, kad tiesioginio (viršutinio grandinės) išėjimo signalas yra 1, o atvirkštinės išvesties signalas yra 0.

Kai valdymo įėjime momentu t 0 atsiranda tam tikra teigiama įtampa, srovė tekės per rezistorius R1 ir R2. Šiuo atveju taške A įtampa išliks artima nuliui, nes srovė teka per rezistorių R1 į bendrą laidą per mažą diodo VD1 varžą ir elemento DD1.4 išėjimo grandinę. Taške B įtampa padidės, nes diodas VD2 yra uždarytas aukštu lygiu nuo elemento DD1.3 išvesties. Srovė per rezistorių R2 įkraus kondensatorių C2 iki 1,1...1,4 V, priklausomai nuo jo talpos, rezistoriaus R2 varžos ir valdymo įtampos vertės. Didėjant U ynp, kondensatoriaus įkrovimo greitis didėja ir jis įkraunamas iki to paties lygio per trumpesnį laiką.

Kai tik įtampa taške B pasieks elemento DD1.2 perjungimo slenkstį, jo išėjimas bus nustatytas į 0 lygį, kuris perjungs RS trigerį. Dabar tiesioginės išvesties lygis bus 0, o atvirkštinės išvesties lygis bus 1. Dėl to greitai išsikraus kondensatorius C2 ir sumažės įtampa, o kondensatorius C1 pradės krauti. Dėl to trigeris vėl persijungs ir visas ciklas kartosis.

Padidėjus valdymo įtampai (laikotarpis t 1 ...t 2, 2 pav.) padidėja kondensatorių įkrovimo srovė ir sumažėja virpesių periodas. Taip valdomas generatoriaus virpesių dažnis. Tekanti TTL elementų įvesties srovė pridedama prie valdymo įtampos šaltinio srovės, o tai leidžia išplėsti valdymo signalo ribas, nes esant didelei rezistorių R1 ir R2 varžai generavimas gali būti palaikomas net esant U ynp = 0. Tačiau šiai srovei būdingas temperatūros nestabilumas, kuris turi įtakos generavimo dažnio stabilumui. Tam tikru mastu generatoriaus temperatūros stabilumą galima padidinti naudojant kondensatorius C1 ir C2 su teigiama TKE, kurie kompensuos elementų DD1.1 ir DD1.2 nekontroliuojamos tekančios įėjimo srovės padidėjimą su temperatūros pokyčiais.

Virpesių periodas priklauso ne tik nuo rezistorių R1 ir R2 varžos bei kondensatorių C1 ir C2 talpos, bet ir nuo daugelio kitų faktorių, todėl tiksliai įvertinti laikotarpį sunku. Jei nepaisysime signalų vėlavimo elementuose DD1.1-DD1.4 ir paimsime jų loginės įtampos reikšmę 0, taip pat diodų VD1 ir VD2 slenkstinę įtampą, lygią nuliui, tada generatorių galima apibūdinti išraiška: T 0 =2t 0 =2RC*ln( (I e R+U kontrolė)/(I e R+U kontrolė -U sp)), gauta remiantis diferencialinės lygties sprendiniu:

dUc/dt = I e /C + (U valdymas -Uс)/(RC),

čia R ir C yra laiko grandinių vertės; Uc - įtampa ant kondensatoriaus C; Usp - maksimali (slenkstinė) įtampos reikšmė Uc; U ynp - valdymo įtampa; I e - vidutinė TTL elemento įėjimo nuotėkio srovės vertė; t 0 - impulso trukmė; T 0 – svyravimų periodas. Skaičiavimai rodo, kad pirmoji iš šių formulių labai tiksliai sutampa su eksperimentiniais duomenimis Uynp>=Usp, tuo tarpu buvo pasirinktos vidutinės reikšmės: I e = 1,4 mA; Usp = 1,2 V. Be to, remiantis tos pačios diferencialinės lygties analize, galime padaryti išvadą, kad

(I e R+U valdymas)/(I e R+U valdymas -Usp)>0,

y., jei I e R/(I e R-Usp)>0, tai įrenginys veikia esant Uynp≥0; Šią išvadą patvirtina ir eksperimentiniai prietaiso bandymai. Nepaisant to, didžiausią VCO veikimo stabilumą ir tikslumą galima pasiekti naudojant Ucontrol ≥ Usp = 1,2...1,4 V, ty 0,7...4 MHz dažnių diapazone.

Praktinė polifoninio EMI arba EMC tonų generatoriaus grandinė parodyta Fig. 3. Darbinio dažnio ribos (su U valdymu ≥ 0,55...8 V) - 0,3...4,8 MHz. Valdymo charakteristikos netiesiškumas (dažnyje 0,3...4 MHz ribose) neviršija 5%.

1 įvestis gauna signalą iš voko generatoriaus, kad automatiškai valdytų garso dažnio slydimą. Esant nedideliam moduliacijos gyliui (5...30 % tono) pasiekiama bosinės gitaros, taip pat kitų plėšiamųjų ir perkusinių instrumentų garso tonų imitacija, kurioje garsų intonacijos aukštis ties jų ištraukimo momentas šiek tiek nukrypsta nuo normos (dažniausiai garso atakos metu staigiai padidėja, o vėliau greitai sumažėja iki normalios vertės).

2 įvestis tiekiama nuolatine valdymo įtampa iš rankinio arba pedalinio glissando valdiklio. Ši įvestis naudojama tonalumui koreguoti arba keisti (transponuoti) dviejų oktavų ribose, taip pat slysti akordų ar toninių garsų, kurie imituoja, pavyzdžiui, klarneto, trombono ar balso tembrą, aukštį.

Į 3 įėjimą tiekiamas sinusinis, trikampis arba pjūklo formos signalas iš vibrato generatoriaus. Kintamasis rezistorius R4 reguliuoja vibracijos lygį 0...+-0,5 tonų ribose, taip pat dažnio nuokrypio lygį iki +-1 oktavos ar daugiau, kai jungiklis SA1 uždarytas. Esant aukštam moduliacijos dažniui (5...11) Hz) ir +-0,5...1,5 oktavos gyliui, toniniai garsai praranda savo muzikines savybes ir įgauna triukšmo signalo pobūdį, primenantį duslų ūžesį ar ošimą. ventiliatoriaus mentės. Esant žemam dažniui (0,1...1 Hz) ir tokiam pat gyliui, pasiekiamas labai spalvingas ir išraiškingas efektas, panašus į „plaukiojantį“ ukulelės garsą.

Signalas iš tonų generatoriaus išėjimo turi būti tiekiamas į vienodo temperamento muzikinio masto skaitmeninio signalo kondicionavimo įvestį.

Ant operacinio stiprintuvo DA1 sumontuotas aktyvus valdymo signalų sumatorius. Signalas iš sumatoriaus išvesties tiekiamas į VCO įvestį, kuri daroma naudojant loginius elementus DD1.1-DD1.4. Be VCO, įrenginyje yra pavyzdinis kvarcinis generatorius, sumontuotas ant elementų DD2.1, DD2.2, taip pat dviejų oktavų dažnio daliklių grandinė ant DD3 mikroschemos trigerių. veikia šis generatorius. Generatorius ir trigeriai generuoja tris pavyzdinius signalus, kurių dažnis yra 500 kHz, 1 ir 2 MHz. Šie trys signalai ir signalas iš VCO išėjimo yra tiekiami į elektroninių jungiklių, sumontuotų ant atviro kolektoriaus elementų DD4.1-DD4.4, įvestį.

Šie jungikliai, valdomi jungikliais SA2-SA5, turi bendrą apkrovą – rezistorių R13. Elementų išvesties grandinės sudaro įrenginį su logine ARBA funkcija. Kai vienas iš jungiklių perduoda laikrodžio signalą į išėjimą, kiti jungikliai uždaromi žemai. Iš elemento DD2.4 išvesties pašalinamas aukštas lygis, skirtas tiekti D-flip-flops DD3.1 ir DD3.2 R įėjimus ir jungiklių SA2-SA5 kontaktus.

Kvarcinis generatorius su dažnio dalikliais atlieka pagalbinį vaidmenį ir daugiausia naudojamas operatyviniam VCO reguliavimui arba prietaiso „varymui“ režimu „Organ“, su jungikliais SA3, SA4, SA5 („4“, „8“, „16“). ”” ) leidžia atitinkamai pakeisti EMR derinimą nuo žemiausio registro viena ar dviem oktavomis aukštyn. Tokiu atveju, žinoma, negalima reguliuoti ar keisti garsų aukščio.

Generatoriaus trūkumai yra gana žemos temperatūros stabilumas, kuris šiuo atveju neturi didelės reikšmės, ir reikšmingas VCO valdymo charakteristikos netiesiškumas diapazono kraštuose, ypač žemesniuose generatoriaus veikimo diapazono dažniuose.

Fig. 4 paveiksle parodyta eksperimentiškai išmatuota generavimo dažnio priklausomybė nuo valdymo įtampos: 1 - generatoriui pagal grandinę Fig. 1, 2 - pav. 3.

Prietaisas sumontuotas ant spausdintinės plokštės, pagamintos iš 1,5 mm storio folijos stiklo pluošto laminato.

K155 serijos lustus galima pakeisti panašiais iš K130 ir K133 serijų; K553UD1A – į K553UD1V, K553UD2, K153UD1A, K153UD1V, K153UD2. Vietoj D9B galite naudoti šios serijos diodus su bet kokiu raidžių indeksu, taip pat D2V, D18, D311, GD511A. Pavyzdžiui, geriau pasirinkti kondensatorius C4 ir C5 su teigiama TKE. KT-P210. KPM-P120, KPM-P33, KS-P33, KM-P33, K10-17-P33, K21U-2-P210, K21U-3-P33. Kondensatoriai C7, C10, C11 - K50-6.

Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas kruopščiam prietaiso ekranavimui. Išėjimo laidininkai turi būti susukti į laidą, kurio žingsnis yra 10..30 mm.

Teisingai sumontuotas tonų generatorius nereikalauja reguliavimo ir pradeda veikti iškart po maitinimo prijungimo. Valdymo įtampa VCO įėjime neturi viršyti 8...8,2 V. Generatoriaus dažnio stabilumą neigiamai veikia 5 V maitinimo įtampos pokyčiai, todėl jis turi būti maitinamas iš šaltinio su dideliu stabilizavimo koeficientu.

I. BASKOVAS, Poloskos k., Kalinino sritis.

LITERATŪRA

V. Bespalovas. Dažnio daliklis polifoniniam EMR. - Radijas, 1980, Nr.9.
L. A. Kuznecovas. EMR teorijos, projektavimo, gamybos ir remonto pagrindai. - M.: Lengvoji ir maisto pramonė. 1981 m.

Galite sukurti pertraukiamo tono signalo generatorių pagal schemą pav. 5.3. Tai leidžia valdyti grandinės veikimo pradžią tiekiant maitinimo įtampą į įėjimą DA1/4. Bet tais atvejais, kai reikia naudoti du laikmačius, kad įrenginys veiktų, patogiau pasiimti mikroschemą, kurioje jie jau yra vienoje pakuotėje (žr. 4.2 lentelę).

Ryžiai. 5.3. Pertraukiamo signalo generatorius, pagrįstas dviem laikmačiais

Generatorių, pagamintų naudojant dvigubą laikmatį, variantai parodyti pav. 5.4 ir 5.5. Laikmačio įjungimas simetrinio impulsų generatoriaus režimu (5.4 pav., b) leidžia sumažinti reikalingų elementų skaičių. Šios grandinės yra universalios – galima reguliuoti garso dažnį ir pasikartojimo intervalą plačiame diapazone.

Fig. 5.5 paveiksle parodyta generatoriaus, kuris 10 s intervalais sukuria signalą, kad būtų galima atlikti telefono skambutį, schema. Tam naudotas žemo dažnio įtampos didinimo transformatorius 12 iki 70...100 V.

Paprasčiausias pertraukiamo garso signalo generatorius gali būti atliekamas vienu laikmačiu, jei naudojate bet kurį mirksintį šviesos diodą. Pavyzdžiui, šviesos diodų L-36B, L-56B, L-456B ir kai kurių kitų viduje jau yra pertraukiklis (jie yra skirtingų švytėjimo spalvų).

Ryžiai. 5.4. Pertraukiamų tonų generatoriaus grandinės: a – 1.6 parinktis – 2 parinktis

Šviesos diodas turi būti įjungtas, kaip parodyta pav. 5.6. Šiuo atveju kintamų pliūpsnių dažnis visiškai priklauso nuo naudojamo šviesos diodo parametrų. Paprastai jų mirksėjimo laikotarpis yra 0,5...1 s intervalas. To visiškai pakanka signalizacijos įrenginiams. Pakuočių užpildymo dažnis (su garso signalu) priklauso nuo elementų C1-R1 verčių.

Ryžiai. 5.5. Pertraukiamo signalo generatoriaus grandinė, skirta telefono skambučiui

Ryžiai. 5.6. Pertraukiamo impulso generatorius

Ryžiai. 5.7. Pertraukiamo impulso formuotojas nenaudojant važiavimo kondensatoriaus

Ryžiai. 5.10. Žemo dažnio signalo generatoriaus grandinė su mažėjančiu dažniu

Literatūra: Radijo mėgėjams: naudingos diagramos, 5 knyga. Shelestov I.P.

1 paveiksle parodyta paprasta generatoriaus grandinė, pirmiausia skirta žemo dažnio įrangai išbandyti ir jos gedimams nustatyti.

Generatorius turi vieną fiksuotą 1000 Hz dažnį, kurio reikšmę nustato rezistorius R1. Išėjimo signalo lygis nustatomas pagal rezistoriaus R13 slankiklio padėtį. Grandinėje yra tam tikro lygio išvesties signalo palaikymo sistema, susidedanti iš elementų VT1, VD2, R10, R11, C6. Automatinės išėjimo įtampos palaikymo sistemos atsako lygis nustatomas naudojant rezistorių R11. Šio generatoriaus harmoninis koeficientas yra gana didelis, todėl jį galima naudoti žemo dažnio įrangos netiesiniams iškraipymams matuoti. Todėl šio generatoriaus išėjime reikia įdiegti žemųjų dažnių filtrą - LPF. Toks filtras. Šis generatorius su žemųjų dažnių filtru turi labai švarų tono signalą, kurio netiesinio iškraipymo lygis yra tūkstantosios procento dalys. Generatorius turi būti maitinamas iš stabilizuoto nuolatinės srovės šaltinio, kurio įtampa yra 5... 12V. Spausdintinės plokštės schemą ir brėžinį galite atsisiųsti čia.

Vienas iš pagrindinių reikalavimų vienos šoninės juostos signalo stiprintuvams yra jų amplitudinių charakteristikų tiesiškumas. Blogo tiesiškumo stiprintuvas dažniausiai trukdo kitiems radijo mėgėjams, o kartais ir televizijos žiūrovams. Norėdami aptikti netiesinius iškraipymus SSB signalo stiprintuvuose, naudokite dviejų tonų bandymo metodas.
Jei į vienos šoninės juostos siųstuvo įvestį nukreipiami du skirtingų dažnių, bet vienodos amplitudės žemo dažnio signalai, signalas galios stiprintuvo išėjime sinusiškai svyruos nuo nulio iki didžiausios vertės ( 1 pav).

Pokyčio laikotarpis nustatomas pagal dažnių skirtumą siųstuvo įėjime. Remiantis išėjimo signalo gaubto forma ir jos nuokrypiais nuo sinusoidinio dėsnio, galima spręsti apie įrenginio amplitudės charakteristikos tiesiškumą.
Signalo forma ir lygis stebimi osciloskopu. Kadangi tiriamo stiprintuvo išėjimo įtampos amplitudė paprastai yra dešimtys voltų, signalas gali būti nukreiptas tiesiai į osciloskopo nukreipimo plokštes (įskaitant žemo dažnio). Dviejų tonų signalo šaltinis gali būti generatorius, kurio grandinė parodyta in 2 pav.

2 pav

Jį sudaro du osciliatoriai su grįžtamuoju ryšiu per dvigubus T tiltelius ir emiterio sekėjas. Generatorius, surinktas ant tranzistoriaus V1, sukuria 1550 Hz dažnį. ir V2 - 2150 Hz. Per atjungimo rezistorius R1 ir R5 generatoriaus signalai tiekiami į emiterio sekiklį (tranzistorių V3). Naudojant elementus, kurių nominalai nurodyti diagramoje, „bendra“ išėjimo įtampa (įjungti abu įrenginio generatoriai) yra apie 0,1 V. Išėjimo varža apie 300 omų.
Reguliavimas prasideda tiksliai nustatant generatorių dažnį. Norėdami tai padaryti, pakaitomis tiekiant maitinimą kiekvienam iš jų, pasirenkami T formos tiltų elementai. Reikėtų nepamiršti, kad norint išlaikyti gerą sinusoidinę išėjimo signalo formą, rezistorių R2 (R6) ir R4 (R7) varža turi būti maždaug 10 kartų didesnė už rezistoriaus R3 (R8) varžą ir kondensatorių C1 (C6) ir C4 (C8) talpa - pusė kondensatoriaus SZ (C7) talpos. Nustačius generatorių dažnius, naudojant sureguliuotą rezistorių R5, suvienodinamos signalų amplitudės. Kadangi rezistorius R5 tam tikru mastu veikia generatoriaus signalo lygį tranzistorius V1, ši operacija atliekama nuoseklių apytikslių metodų būdu.
Generatorius sumontuotas ant spausdintinės plokštės, pagamintos iš 2 mm storio ir 55x65 mm dydžio folijos stiklo pluošto ( ryžių. 3).

3 pav

Jame naudojami KM-5 kondensatoriai, OMLT-0.125 rezistoriai (R5 - SPZ-1A), KT315 tranzistoriai su bet kokia raide. Prietaisas gali naudoti bet kokius žemo dažnio arba aukšto dažnio n-p-n arba p-n-p struktūros tranzistorius. Natūralu, kad įrenginyje, kuriame naudojami pnp struktūros tranzistoriai, maitinimo šaltinio poliškumas turi būti skirtingas. Kaip matyti iš fig. 2, įrenginys turi atskirus gnybtus, skirtus maitinimui prijungti prie generatorių. Tai leidžia, jei reikia, siųsti vieno tono bandomąjį signalą į siųstuvą atitinkamai 1550 ir 2150 Hz dažniu. Tokiu atveju, norint perjungti įrenginio generatoriaus maitinimo grandines, reikia nustatyti jungiklį į dvi kryptis ir keturias padėtis („Išjungta“, „1550 Hz“, „2150 Hz“, „Dviejų tonų signalas“). . Taip pat galite naudoti vienpusį jungiklį, „atsiedami“ generatorių perjungimo taškus dviem diodais (bet kokio tipo). Norėdami nustatyti išvesties signalo lygį įrenginio išvestyje, turite įjungti kintamąjį rezistorių, kurio varža yra 5... 15 kOhm.
Nustatant siųstuvą naudojant generatorių, prie galios stiprintuvo prijungiama lygiavertė antena, iš kurios signalas tiekiamas į osciloskopą. Dviejų tonų generatoriaus signalo lygis nustatomas taip, kaip didžiausias mikrofono, su kuriuo naudojamas siųstuvas, sukuriamo signalo lygis. Įjungę siųstuvą, pasirinkite osciloskopo šveitimo dažnį, kad ekrane būtų gautas stabilus oscilogramos vaizdas. Po to sureguliuojamas perdavimo kelias, pasiekiant minimalų RF signalo gaubto iškraipymą.
Aprašyta dviejų tonų generatorius tinka siųstuvui-imtuvui nustatyti

Geriau neaiškinti, o iš karto viską pamatyti:

Juokingas žaislas, ar ne? Tačiau pamatyti yra viena, o daryti tai savo rankomis – kas kita, tad pradėkime!

Įrenginio schema:

Keičiant varžą tarp taškų PENCIL1 ir PENCIL2, sintezatorius sukuria skirtingų tonų melodiją. Dalys, pažymėtos *, gali būti neįrengiamos. Vietoj tranzistoriaus T1 tinka KT817; BC337, vietoj Q1 - KT816; BC327. Atkreipkite dėmesį, kad originalaus ir analoginio tranzistorių kontaktai skiriasi. Galite atsisiųsti gatavą spausdintinę plokštę autoriaus svetainėje.

Aš labai kompaktiškai surinksiu grandinę (to nepatariu pradedantiesiems) ant duonos lentos, todėl čia yra mano grandinės išdėstymo versija: