Rozbudowa generatora m.cz.

Spis treści

PrzemiataczPo zbudowaniu generatora m.cz. (po liftingu) rozpocząłem permanentne: testowanie, analizowanie i modyfikowanie (niemal) wszystkich (ale już mi przeszło, więc nie trzeba leczyć ! posiadanych wzmacniaczy akustycznych. Tak wyszło...

"Zdejmowanie" ich charakterystyk prowadziło do ciekawych wniosków. Jednak ręczne przestrajanie generatora było dosyć uciążliwe. Wymagało m.in. spisywania wartości napięcia wyjściowego i generowaniu na ich podstawie wykresów. Oczywiście dobrym rozwiązaniem byłaby wizualizacja charakterystyk.

Istnieją układy generatorów (o szerokim, regulowanym spektrum generowanych częstotliwości, w tym audio) oparte na bezpośredniej syntezie cyfrowej, DDS (ang. Direct Digital Synthesis). Jednakże moim celem nie było zbudowanie kolejnego urządzenia pomiarowego, a rozbudowa istniejącego. I to prosta rozbudowa. Jak najmniejszym kosztem. 

Analiza charakterystyki m.cz.

Zaletą generatorów przestrajanych "napięciowo" jest to, że przyłączając w miejsce napięcia z potencjometru generator napięcia piłokształtnego uzyskujemy generator płynnie przestrajany. Oczywiście w sieci można znaleźć wiele generatorów piły. Nie wszystkie działy zgodnie z moimi oczekiwaniami.

Generator przemiatający

Skorzystałem z tego rozwiązania.

Prostota układu (LM555 oraz TL082), powtarzalność parametrów kolejnych wersji generatora piły, akceptowalna stabilność oraz fakt, że elementy składowe dostępne są w technologii SMD (możliwość umieszczenia "sterownika" w obudowie generatora audio) skłoniła mnie do wykonania prototypu i wersji finalnej.

Ale "po kolei"


Zasada działania

Przemiatanie częstotliwościZasada działania układu przemiatania polega na zmianie generowanej częstotliwości w zależności od wielkości sterującego napięcia. Po osiągnięciu maksymalnej częstotliwości winien nastąpić powrót do częstotliwości początkowej.

Z technicznego punktu widzenia korzystnym jest również, gdy w momencie powrotu do wartości początkowej generowany jest (szybkonarastający) impuls, który może zostać wykorzystany do wyzwalania podstawy czasu oscyloskopu, na którym oglądamy charaktryrystykę wzmacniacza. W tym przypadku oś "X" na ekranie oscyloskopu jest "skalą" częstotliwości.

Generator przemiatania - wersja ostateczna

Wykorzystany w generatorze audio układ ICL8038 (przy stałej pojemności kondensatora przyłączonego do pinu 10 układu) generuje sygnał o częstotliwości zależnej od napięcia podawanego do pinu 8 (patrz: nota Intersil).

W prezentowanej konstrukcji następuje niemal liniowa zmiana napięcia w funkcji czasu. Możliwe jest również zbudowanie układów o innych charakterystykach zmian napięcia (logarytmiczna lub wykładnicza).

W opisie podstawowej wersji generatora m.cz. (po liftingu) wskazałem, że wykorzystuję zakres zmian pomiędzy (ok.) 4V a 12V. 


Generator przemiatający

 Schemat generatora przemiatającego

Generator przemiatający zbudowano na dwóch układach scalonych: LM555 oraz TL082. Oba w technologii SMD.

Układ LM555 pracuje w układzie generatora astabilnego (warto w tej kwestii odwiedzić stronę Projekty dla Radioelektronika, ew. 555 Timer Circuits. Układ "wiekowy", ale niezmienne użyteczny.

Warto zauważyć, że dla uzyskania liniowości wzrostu napięcia na C2 zastosowano źródło prądowe na tranzystorze Q1 (PNP). Z pinu 3 pobierany jest impuls wyzwalający podstawę czasu oscyloskopu.

Pozostałe dwa bloki (wykonane w oparciu o opamp TL082) to wzmacniacz sygnału oraz inwerter, który zmienia kierunek (dla ICL8038: mniejsze napięcie -> większa częstotliwość) zmian napięcia w funkcji czasu.Układ elementów na płytce

Potencjometry (R2 i R6 - oba 10k, wartości te nie są krytyczne) służa odpowiednio do określenia: poziomu od którego zmienia się napięcie oraz zakresu tych zmian. Ich regulacja jest wielostopniowa, gdyż te ustawienia wpływają na siebie.

Ważne jest to, by obserwować kształt sinusoidy na ekranie oscyloskopu, gdy może się okazać, że dla pewnego ustawienia napięcia sterującego sinusoida na duże zniekształcenia lub następuje zerwanie oscylacji.

Płytka generatora przemiatającego (mirror)

Na rysunku obok zawarto "wypraski" (skala 1:1, mirror) płytki generatora przemiatającego. Korzystając z nich można wykonać płytkę generatora metodą termotransferu.

Wszystkie elementy (oprócz potencjometrów i goldpinów) zostały wlutowane od strony widocznej na górnej wyprasce.Połączenia

Należy zwrócić uwagę, że niektóre otwory tworzą przelotki (via) i należy je wlutować zanim przystąpi się do montażu elementów elektronicznych. Bez nich płytka nie będzie działać. Wyprowadzenia elementów (gildpiny i wyprowadzenia potencjometru) przyłączone do masy warto jest przylutować z obu stron płytki.

Zdjęcie przedstawia sposób przyłączenia sterującego generatora przemiatającego do generatora m.cz. Masę generatora zasilającego można przyłączyć w dowolnym miejscu. Ja wykorzystałem do tego celu uziemiający punkt lutowniczy gniazda BNC, przez które wyprowadzono impulsy wyzwalające podstawę czasu. Impulsy te (z generatora) podano bezpośrednio na gniazdo.


Zakończenie

Zakres zmian częstotliwości wynikają ze zmian napięcia doprowadzonego do pinu 8 generatora ICL8038. Oscyloskop UTD2052CEX umożliwia m.in. pomiar minimalnego i maksymalnego napięcia przebiegu piłokształtnego.

Elementy rozbudowy generatora

Aby zachować zgodność częstotliwości generatora w przypadku ręcznej zmiany częstotliwości (za pomocą potencjometru) i generatora przemiatającego niezbędne jest takie ustawienie napięć w skrajnych położeniach potencjometrów strojenia zasadniczego oraz precyzyjnego tak by odpowiadały napięciom ninimalnemu i maksymalnemu przebiegu piłokształtnego.

W tym celu na osobnej płytce zbudowałem stabilizator napięcia (na LM317 SO8). Ważne, by oba pomiary napięć sterujących (min, max) przeprowadzono tym samym przyrządem!

Elementy

Przeprowadzone pomiary potwierdziły użyteczność tej modyfikacji generatora. Poniżej przedstawiłem wygląd generatora po modyfikacji. Widoczne są też parametry i opis "regulatorów" generatora.

Nie będę ukrywał, że doświadczenia zebrane w trakcie budowy generatora "przemiatającego" oraz prosta konstrukcja zachęciły mnie do wykorzystania go do sterowania również innych urządzeń (np. generatora w.cz.).

Można też dodać prosty detektor (prostownik) sygnału, co pozwoli obserwować obwiednię sygnału wyjściowego. Ostateczny wybór należy do użytkownika. Mam nadzieję, że powyższy opis będzie użyteczny również dla innych konstruktorów.

b_150_0_16777215_00_images_warsztat_elek_sweep_gen2_01.jpgb_150_0_16777215_00_images_warsztat_elek_sweep_gen2_02.jpg