Generatory sygnałów: schemat, zasada działania, urządzenie i przeglądy
Generatory sygnałów są wykorzystywane w projektowaniu urządzeń elektronicznych. Służą do testowania nadajników radiowych, odbiorników, wzmacniaczy audio. Generator umożliwia utworzenie sygnału o wymaganej amplitudzie, częstotliwości i okresie. Symuluje to sygnały, które będą wysyłane do urządzenia podczas pracy. Urządzenie jest niezbędne, ponieważ pozwala przetestować działanie dowolnego urządzenia we wszystkich trybach.
Jak wyglądają generatory?
Standardowe generatory fal sinusoidalnych są przedstawione w formie małego pudełka, a na przednim panelu znajduje się ekran. Służy do kontrolowania wibracji i regulacji. W górnej części ekranu znajduje się pole tekstowe - jest to rodzaj menu, w którym znajdują się różne funkcje. Sterowanie można wykonać za pomocą przycisków i zmienne rezystory. Na ekranie wyświetlane są wszystkie informacje potrzebne podczas pracy.
Amplitudę i offset sygnału reguluje się za pomocą przycisków. Najnowsze modele urządzeń są wyposażone w wyjścia, dzięki którym można nagrywać wszystkie wyniki na dysku flash. Aby zmienić częstotliwość próbkowania w generatorach sygnału sinusoidalnego, stosowane są specjalne regulatory. Dzięki nim użytkownik może zsynchronizować się bardzo szybko. Zwykle u dołu, poniżej ekranu, znajduje się przycisk zasilania, a obok niego są wyjścia generatora.
Domowe urządzenia
Możesz zrobić generator sygnału własnymi rękami od improwizowanych środków. Główną częścią dowolnego generatora jest selektor (wybór języka angielskiego jest wyborem). W każdym projekcie jest przeznaczony do wielu kanałów. W standardowych projektach zastosowano nie więcej niż dwa układy scalone. Jest to wystarczające do wdrożenia najprostszych urządzeń. Idealny do produkcji generatorów wiórów z serii KH148. Jeśli chodzi o konwertery, są one używane tylko analogowo.
W niektórych przypadkach wolno używać komputera osobistego jako generatora sygnału. Możesz zrobić mały adapter własnymi rękami - jest on zainstalowany na wyjściu karty dźwiękowej. Sygnał jest usuwany z wyjścia i służy do testowania sprzętu. Na komputerze PC zainstalowany jest program sterujący kartą dźwiękową. Wadą tego projektu jest zbyt wąski zakres częstotliwości, więc nie można go używać podczas testowania niektórych urządzeń.
Generatory fal sinusoidalnych
Sinus jest najczęstszym generatorem fal. Jest to konieczne do testowania większości urządzeń. W projekcie zastosowano najprostsze układy. Wytwarzają sygnał, który jest konwertowany wzmacniacz operacyjny. Aby wyregulować sygnały, należy uwzględnić zmienne lub stałe rezystory w obwodzie. Zależy od rodzaju zastosowanego oporu, krok po kroku lub płynnie zostanie przeprowadzona regulacja.
Generatory sygnałów sinusoidalnych są szeroko stosowane do dostrajania nie tylko sprzętu radiowego, ale także sprzętu o wysokiej częstotliwości - falowników, zasilaczy, przetwornic częstotliwości do silników asynchronicznych itp. Technika ta pozwala na konwersję pierwotnego sinusa sieci domowej (częstotliwość 50 Hz). Co więcej, częstotliwość wzrasta dziesięciokrotnie - do 100 MHz. Jest to konieczne do normalnej pracy transformatora impulsowego.
Generatory niskiej częstotliwości
Takie konstrukcje służą do strojenia i testowania sprzętu audio. Jeśli zwrócisz uwagę na schemat najprostszego generatora sygnałów niskiej częstotliwości, możesz zauważyć, że zainstalowane są w nim rezystory zmienne - służą one do dostosowania kształtu i wielkości sygnału. Aby dokonać zmiany wielkości impulsu, można użyć modulatora serii KK202. Sygnał w tym przypadku musi być generowany przez kondensatory.
Generator sygnału o niskiej częstotliwości służy do strojenia dowolnego sprzętu audio, takiego jak odtwarzacze, wzmacniacze audio itp. Możesz używać komputera osobistego jako takiego generatora (nawet stary laptop). Jest to opcja budżetowa, która nie wymaga dużych nakładów, jeśli dostępny jest stary komputer. Wystarczy zainstalować najnowszą wersję sterowników, program do pracy z kartą dźwiękową i stworzyć adapter do podłączenia do sprzętu.
Jak działają generatory dźwięku
Ale jeśli mówimy o standardowych wzorach wykonanych na układach, to napięcie przyłożone do selektora. Sygnał jest generowany przez jeden lub kilka mikroukładów.
Zazwyczaj obwód składa się z jednego układu, który ustawia częstotliwość:
- Łączy z jednym wejściem rezonator kwarcowy dostrojony do określonej częstotliwości.
- Zmienny rezystor jest podłączony do drugiego wejścia mikroukładu (wartość nominalna jest wybierana empirycznie). Dzięki niemu możesz dostosować wahania.
- Układ pozwala zwiększyć lub zmniejszyć częstotliwość wytwarzaną przez kwarc, do dowolnej wartości.
- Mikroukład jest migający (w razie potrzeby), aby częstotliwość zmieniała się po obróceniu pokrętła.
Maksymalna częstotliwość generowana przez urządzenie zależy od użytego chipa i kwarcu. Wartość 3 GHz jest najwyższa dla większości projektów. Aby zmniejszyć ograniczenia błędów są ustawione.
Mieszane generatory sygnałów
Standardowa konstrukcja ma selektor wielokanałowy. Na przednim panelu generatora generującego sygnał o minimalnej częstotliwości 70 Hz występuje co najmniej pięć wyjść. Oceny stosowane w projektowaniu rezystancji - 4 ohm, kondensatory - 20 pF. Generator włącza się na 2,5 sekundy.
Częstotliwość odwrotna urządzenia może być regulowana w szerszym zakresie - do 2000 kHz. W tym przypadku częstotliwość jest kontrolowana przez urządzenie modulujące. Błąd instrumentu (bezwzględny) wynosi nie więcej niż 2 dB. W przypadku standardowych generatorów sygnałów stosuje się konwertery serii PP201.
Arbitralny generator impulsów
Te urządzenia mają jedną cechę - mają bardzo mały błąd. Konstrukcja zapewnia również dokładną regulację sygnału wyjściowego - w tym celu stosuje się selektor sześciokanałowy. Minimalna częstotliwość generowana przez generator wynosi 70 Hz. Takie generatory dostrzegały pozytywne impulsy. Schemat obowiązuje kondensatory, pojemność nie mniej niż 20 pF. Rezystancja wyjściowa urządzenia nie przekracza 5 omów.
Wszystkie arbitralne generatory fal różnią się parametrami synchronizacji. Dzieje się tak z powodu zainstalowanego rodzaju złącza. Z tego powodu wzrost sygnału może nastąpić w czasie 15-40 ns. W zależności od modelu generatora mogą występować dwa typy trybów - logarytmiczny i liniowy. Za pomocą odpowiednich przełączników można je zmienić, co pociągnie za sobą korektę amplitudy. Całkowity błąd częstotliwości wynosi nie więcej niż 3%.
Złożone generatory sygnałów
Generator sygnału DDS można nazwać konstrukcją, która pozwala odbierać impulsy o złożonym kształcie. W takich konstrukcjach używane są tylko wielokanałowe typy selektorów. Wytworzony sygnał jest koniecznie wzmocniony, a regulatory służą do zmiany trybu pracy.
Całkowity czas narastania sygnału wynosi nie więcej niż 40 ns. Aby skrócić czas używania kondensatorów o pojemności nie większej niż 15 pF. Impedancja wyjściowa urządzenia wynosi około 50 omów (wartość standardowa). Podczas pracy przy częstotliwości 40 kHz zniekształcenie nie przekracza 1%. Takie konstrukcje generatorów są szeroko stosowane do testowania radiotelefonów.
Embedded Editors
Wszystkie generatory sygnałów o niskiej i wysokiej częstotliwości są bardzo łatwe do skonfigurowania. Mają kilka czteropozycyjnych pokręteł, które pozwalają na regulację wartości maksymalnej częstotliwości. Czas przejścia do stanu ustalonego w większości modeli wynosi nie więcej niż 3 ms. Taki krótki czas można osiągnąć dzięki zastosowaniu mikrokontrolerów.
Mikrokontrolery są montowane na płycie głównej, w niektórych projektach są zdejmowane - w jednym ruchu można zainstalować nowy element. W projektach z wbudowanym edytorem nie są instalowane żadne ograniczniki. Po selektorach dla schematu są konwertery. Czasami w schematach można znaleźć syntezatory. Maksymalna częstotliwość generowanego sygnału może wynosić 2000 kHz, całkowity błąd nie przekracza 2%.
Cyfrowe generatory sygnałów
Przyjrzałeś się, jak generator dźwięku działa, by testować wzmacniacze basowe. Ale w dzisiejszych czasach, popularność technologii cyfrowej - różne kontrolery, wskaźniki, które wymagają bardziej precyzyjnego dostrojenia. Złącza stosowane w takich generatorach - КР300. Rezystory obliczeniowe mają rezystancję nie mniejszą niż 4 omy. Dzięki temu możliwe jest utrzymanie dużego oporu wewnętrznego całej konstrukcji.
W generatorach sygnałów cyfrowych stosowane są trzy- i czterokanałowe typy selektorów, zbudowane na układzie KA345. W projektach występuje modulacja impulsów, ponieważ współczynnik transmisji jest bardzo wysoki. Szum szerokopasmowy jest bardzo niski - nie więcej niż 10 dB. Te projekty pozwalają generować sygnały prostokątne. Są one potrzebne do precyzyjnego dostrojenia działania obwodów cyfrowych.
Projekty o wysokiej częstotliwości
Wewnętrzna rezystancja generatora sygnału wysokiej częstotliwości wynosi około 50 omów. W takim przypadku urządzenie może dostarczać więcej energii. W projektach o wysokiej częstotliwości przepustowość wynosi około 2 GHz. Układ wykorzystuje stałe kondensatory o pojemności większej niż 7 pF. Pozwala to utrzymać maksymalny prąd w obwodzie do 3 A. Zniekształcenie na poziomie 1%.
W generatorach wysokiej częstotliwości używane są tylko wzmacniacze operacyjne. Ograniczniki sygnału są montowane na początku i na końcu obwodu. Mikrokontrolery z serii PPK211 i selektor sześciokanałowy są używane do działania. Za pomocą pokręteł można ustawić częstotliwość wyjściową - minimalną wartość 90 Hz.
Sygnały logiczne
W konstrukcji zastosowano rezystory stałe, których wartość nominalna nie przekracza 4 omy. Z tego powodu utrzymuje się bardzo wysoki opór wewnętrzny. Aby zmniejszyć prędkość, z jaką sygnał jest przesyłany, używany jest wzmacniacz operacyjny. Na panelu przednim w standardowych wersjach są trzy wyjścia, które są połączone z ogranicznikiem przepustowości za pomocą zworek.
Obwód generatora sygnałów wykorzystuje przełączniki. Najczęściej stosowany jest typ obrotowy, pozwalający wybrać jeden z dwóch trybów. Tego typu oscylatory mogą być używane do modulacji fazowej. Maksymalny poziom hałasu w większości konstrukcji nie przekracza 5 dB. Odchylenie (ostrożność) o częstotliwości nie większej niż 16 kHz. Wśród wad tego typu konstrukcji można wyróżnić duży czas narastania sygnału, ponieważ przepustowość mikrokontrolera jest bardzo niska.
Recenzje generatora
Recenzje prostych wzorów, które są sprzedawane w sklepach, odmiany. Niektórzy kupujący zauważają, że kroki są zbyt widoczne w generatorach (chociaż krzywa powinna być gładka). Z tego powodu nie jest możliwe prawidłowe skonfigurowanie sprzętu audio. Inni klienci zauważają, że generatory nie działają w jednym lub kilku zakresach. Jeśli potrzebujesz jakości i niezawodności, uzyskaj wielofunkcyjny generator. Pozwoli Ci to skonfigurować dowolny sprzęt - od wzmacniaczy audio po nadajniki radiowe w telefonach komórkowych. Tani projektanci, którzy wystarczają w sklepach, pozwalają tylko na zgrubną regulację sprzętu. Taki generator sygnałów obsługuje dobrze częstotliwość, ale kształt krzywej pozostawia wiele do życzenia.