Генератор импульсов на транзисторах с регулировкой частоты своими руками - Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое мультивибратор и как он работает

Что такое мультивибратор и как он работает

Мультивибратор на самом деле работает просто. Во время подключения питания два светодиода периодически загораются и потухают. Частоту переменного переключения светодиодов возможно изменять при помощи емкостей конденсаторов или сопротивления резисторов, подключенных к транзисторам и светодиодам.

Это устройство находится в одном из двух противоположных нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и снова обратно. Фаза перехода довольно мала относительно большой длительности нахождения в состояниях за счет положительной обратной связи (ПОС), которая охватывает два каскада усиления.

Электрическое напряжение на коллекторе VT2 достаточно невелико (что в свою очередь будет равно падению электрического напряжения на насыщенном транзисторе). C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии (полярность как по схеме), медленно начинает разряжаться через открытый транзистор VT2 и резистор R3. Текущее напряжение на базе у транзистора VT1 отрицательно и благодаря этому напряжению он прочно удерживается в закрытом состоянии. Закрытое от напряжения состояние транзистора VT1 сохраняется до того, пока конденсатор C2 не будет перезаряжаться через R3 и напряжение на базе VT1 не начнет достигать порога его полного отпирания (около +0,6 В).

При этом VT1 начинает незамедлительно приоткрываться, и напряжение его коллектора начинает стремительно снижаться, что в свою очередь вызывает необратимое начало запирания VT2, напряжение коллектора транзистора VT2 начинает стремительно увеличиваться, что в свою очередь через конденсатор C2 еще больше открывает VT1. По итогу в транзисторном мультивибраторе происходит лавинообразный регенеративный повторяющийся процесс, приводящий к тому, что VT1 переходит в открытое насыщенное состояние, а VT2 в свою очередь запирается.

Электрические колебательные процессы в схеме будут постоянно и периодически повторяться, в зависимости от емкости и сопротивления компонентов и коэффициентов используемых транзисторов.

Компактный генератор сигналов на CS2000

Компактный генератор сигналов на CS2000

Генераторы (осцилляторы) составляют ключевую роль во многих радиолюбительских и других конструкциях.

В любительском радио генератор переменной частоты (VFO) часто используется для генерации рабочей частоты приемника, передатчика или приемопередатчика.

При поиске микросхемы для генератора я наткнулся на Cirrus Logic CS2000 и после дальнейшего детального изучения он выглядел довольно многообещающим компонентом…

В то время как было очень мало пользователей устройства и никаких полезных данных приложений от производителя, (заявленный) диапазон вывода чипа 2 – 75MHz выглядел хорошо, текущий ток обещал быть меньше 20mA, и цена была разумной.

Предполагая, что чип использовался в квадратурном генераторе, работающем на четырехкратной рабочей частоте (4xF), он мог работать в диапазоне SDR до 20 МГц, и если использовался квадратурный подход «2xF», он мог охватывать весь диапазон HF до 30 МГц.

Следующим шагом было создание простого генератора с чипом. Я разработал базовую схему с использованием подходящего микропроцессора, на этот раз Atmel ATmega328. Я также добавил компактный I2C 2×16 буквенно-цифровой ЖК-дисплей и поворотный энкодер.

Эта штука боролась со мной всю дорогу. Программное обеспечение кодировщика, которое я использовал в предыдущем дизайне, отказывалось работать должным образом с новыми кодировщиками, которые я недавно купил у Азиатского источника. Решение этого вопроса потребовало определенных усилий.

К счастью, я наткнулся на отличный совет на веб-сайте на немецком языке Georg, DL6GL. Все мои проблемы были связаны с различиями в работе между различными типами недорогих механических роторных энкодеров. Похоже, покупка дешевых деталей приносит свои плоды.

Мой предыдущий дизайн решил проблему вождения ЖК-дисплеев I2C, которые я планировал для нас, поэтому, по крайней мере, дисплей не создавал проблем.

Компактный генератор сигналов на CS2000

Я тщательно следил за деталями в спецификации CS2000 и начал с кристалла 20 МГц, разделенного внутри, чтобы создать опорную частоту 10 МГц. Это используется в дробной системе PLL для генерации конечной выходной частоты.

Техническое описание подразумевает, что CS2000 будет настраиваться с 6-75 МГц независимо от кристалла. Настройки разрешения, конечно, в основном зависит от кристалла. Когда я тестировал чип, мне действительно удалось получить выход довольно быстро, но потом я начал замечать пробелы в диапазоне настройки. Думая, что это может быть выбранная мной кристаллическая частота, я попробовал несколько других кристаллов, чтобы увидеть, дадут ли они другие результаты. Они сделали, но пробелы все еще существовали в диапазоне настройки 75 МГц.

Например, кристалл 10MHz произвел выходы от 2-4.5 МГц, 4,9-8,5 МГц, 9,7-17 МГц, 20-34 МГц, 39-68 МГц и 78-130мгц. Ну, хорошей новостью в этом тесте было то, что CS2000 мог легко превысить заявленный предел настройки 75 МГц (или 70 МГц, в зависимости от того, где вы смотрите в таблице данных). Некоторые кристаллы, которые я пробовал, позволили мне достичь 160 МГц. Это полезно, но реальная проблема остается — все эти пробелы.

Я нашел, если я использовал Кристалл 13,5 МГц, то я получил 2.2-2.9; 4.4-5.7; 6.8-11.5; 17.6-23; 35-46; 70-92 и 141-166 (чипы, как правило, немного неустойчивы выше 165 МГц, но вряд ли неудивительно!) Кристалл 12 МГц был полной катастрофой. Вы можете увидеть это в результатах, представленных ниже на рисунке для различных кристаллов.

Читать еще:  Регулировка балконных дверей пвх окон пвх

Компактный генератор сигналов на CS2000

Рисунок 1: выходные зазоры RF с различными кристаллами CS2000

Вы видите гармонические отношения, происходящие там? Я снова тщательно перепроверил свой метод расчета и дважды проверил значения, поступающие на устройство. Я даже закончил тем, что построил отдельный анализатор шины I2C, чтобы поближе взглянуть на эти последовательные данные на случай, если передача данных была каким-то образом испорчена, но нет I2C работал просто отлично. Ну, чтобы быть уверенным, я также перестроил устройство, используя альтернативный трехпроводной последовательный интерфейс SPI. Никакого изменения, та же проблема.

Поэтому я построил еще один со вторым чипом CS2000, который я купил, на этот раз используя процессор Tiny85. Та же проблема…

Компактный генератор сигналов на CS2000

Рисунок 2: Вторая версия использовала компактный Midas I2C 2×16 буквенно-цифровой ЖК-дисплей и 8-контактный процессор ATtiny85

Поиск по форумам и другим проектам привел к аналогичному тупику. Это было так же хорошо, что я не делал этого по-настоящему в производственной среде с 100 000 единиц резервного копирования на линии.

Ухватившись за соломинку, я попробовал другие кристаллы, чтобы найти узор, который помог бы мне лучше определить проблему. Я получил более широкие полосы выхода (и меньше зазоров), когда я попробовал Кристалл 16.93 МГц на CS2000. Этот кристалл находился за пределами указанного рабочего диапазона чипа, и он не должен был работать, но он работал. И проверяя опорный выход на выводе 4 CS2000, я подтвердил, что он работает очень хорошо на 16.93 МГц!

Поэтому я попробовал кварц 17,5 и 22 МГц. Я получил еще лучшие результаты, с еще меньшим количеством пробелов.

Поэтому я пошел ва-банк и установил единственный высокочастотный кристалл, который у меня был в моей коробке — 24 МГц. И, чудо! Я получил полное непрерывное покрытие от 1.55 – 166 МГц на выходе CS2000 без каких-либо пробелов! Я попробовал с другим чипом и получил тот же результат.

Я задокументировал дизайн здесь, если это поможет кому-то еще. Все это работает, от 1,6 до 160 МГц, и он рисует менее 20 мА, но это все. Но, честно говоря, я не могу рекомендовать использовать эти устройства или, честно говоря, основываясь на моем опыте, многое другое из Cirrus Logic.

Мой последующий VFO на основе si5351a работает именно так, как указано в таблице данных. Хорошо, данные Silicon Labs сложны, и устройство требует довольно сложных вычислений и программного обеспечения для его запуска, но Silicon Labs поддерживает свои чипы и отвечает на вопросы.

дизайн

Компактная конструкция генератора сигналов показана на схеме ниже. (Я покажу схему еще меньшей версии Tiny85 ниже по странице)

Рисунок 3: Схема Схема управляемого генератора CS2000 DDS ATmega328 / генератора сигналов

Микроконтроллер контролирует все. При включении питания он инициализирует дисплей и CS2000, отправляя короткую строку данных I2C на ЖК-дисплей и еще один короткий пакет данных, на этот раз через шину SPI, на CS2000. Процессор запускается с двумя частотами, сохраненными в памяти программы. «VFO A» установлен на 5.00 МГц, и это отправляется на CS2000 при включении питания. «VFO B»(канал «памяти») установлен на 75 МГц. VFO A или B можно выбрать с помощью кнопки A/B. Выход из CS2000 является 3.3 В прямоугольная волна.

Для простоты напряжением питания 3.3 В все в генераторе, включая ЖК. Низкий LM317L регулятор мощности в компактном to-92 пакетов используется для внешнего питания требуется 3.3 В. Внешний источник может быть что угодно от 6 – 12В.

Роторный шифратор позволяет настраивать в шагах 5, 50, 500Hz и 5kHz. Нажатие энкодера внутрь позволяет выбрать шаг. Больше всего в нескольких шагах от 1МГц выбираются с помощью вверх и вниз кнопки. Все входные сигналы кнопки имеют внутренние резисторы pullup внутри микроконтроллера.

Последняя кнопка («4xF») умножает отображаемую частоту на четыре. Например. Если дисплей показывает 10.000 MHz, то выход CS2000 на 40.000 MHz. Это позволяет генератору быть соединенным с делением на 4 квадратурных делителя (например, 74HC74). Они часто используются в SDRs, поэтому эта кнопка позволяет использовать генератор сигналов в качестве VFO с SDR во время тестирования.

Конечно, выходная частота CS2000 не может превышать предел 75 МГц (в соответствии со спецификациями) или 160 МГц в случае моих устройств. Если пользователь пытается превысить выходную частоту 160 МГц,»?»отображается на ЖК-дисплее на дальнем правом краю отображаемой частоты.

Программное обеспечение

Как обычно, я написал программное обеспечение с использованием Bascom, базового компилятора для семейства Atmel AVR. Программное обеспечение доступно для скачивания ниже.

Монтаж

Генератор был построен на образцовой плате. CS2000 был установлен на крошечной печатной плате адаптера DIP-SMD, чтобы сделать конструкцию немного проще.

СМД адаптер с CS2000

Компактный генератор сигналов на CS2000

Рисунок 4: плата адаптера SMD с CS2000

Имея в виду заряд батареи и отвлекаясь от проблем с чипом, которые у меня были, я экспериментировал во время проекта с дизайном небольшого 3D-печатного корпуса PLA с изогнутым основанием. Я использую Designspark Mechanical для моих 3D-проектов.

Рисунок 5: верхняя крышка корпуса с 3D-печатью.

Квадратное отверстие на правой стороне позволяет получить доступ к разъему программирования после того, как он собирается.

Читать еще:  Полевой транзистор регулировка усиления

Рис. 6: основание корпуса

В то время как готовая коробка легко помещается на ладони, в базе было достаточно места для одноэлементной батареи AA и компактного преобразователя наддува для создания необходимого питания 3,3 В.

Тем не менее в свете результатов и желания закончить его, приложить больше усилий к лучшему дизайну si5351, я просто использовал внешний источник питания 5V.

В боковой части печатного корпуса было место для необходимого разъема постоянного тока, и именно там я его установил.

Компактный генератор сигналов на CS2000

Компактный генератор сигналов на CS2000

Некоторые маленькие печатные кнопки находятся поверх переключателей на прототипной плате, проходя через отверстия в верхней крышке, чтобы переключатели могли быть нажаты.

Художество панели было таким же быстрым дизайном. Он был вырезан и обрезан по размеру, покрыт скотчем и приклеен к крышке корпуса.

Компактный генератор сигналов на CS2000

Рис. 7: передняя панель

Версия 2: «Teeny Tiny Gennyrator» — Версия Tiny85

Как отмечалось выше, вот схема для второго более компактного варианта этой конструкции, чем которая показана на рисунке 3, выше.

Рисунок 8: схема генератора №2. Эта версия использует I2C для того чтобы управлять и CS2000 и LCD

Если кто-то хочет попробовать этот вариант, напишите мне и я могу отправить вам программное обеспечение.

Выводы

Генератор CS2000 работает, он компактный и перекрывает диапазон от 1,5 до 165 МГц. Выход 3.3 В прямоугольные импульсы.

Теперь, когда я разработал комплексное программное обеспечение для более широко используемого si5351a, при поддержке более отзывчивого поставщика и большего сообщества пользователей, я буду придерживаться si5351a. Это также дешевле, около 25% от стоимости CS2000 и он тоже низкоточный.

Схема прибора

Генератор высокой частоты

Главные составляющие элементы прибора:

  • выпрямитель;
  • емкость;
  • транзистор.

Конденсатор подключен по последовательной цепи с выпрямителем, когда выпрямитель производит работу на транзистор, заряжается в данный момент времени до размера напряжения линии питания.

Зарядка осуществляется частотными импульсами 2 кГц. На нагрузке и емкости напряжение близко к синусу на 220 вольт. Для ограничения тока транзистор в период заряда емкости, предназначен резистор, подключенный с каскадом ключа по последовательной схеме.

Генератор выполнен на логических элементах. Он образует импульсы 2 кГц с амплитудой на 5 вольт. Сигнальная частота генератора определена свойствами элементов С2-R7. Такие свойства могут использоваться для настройки максимальной погрешности учета расхода энергии. Создатель импульсов выполнен на транзисторах Т2 и Т3. Он предназначен для управления ключом Т1. Создатель импульсов рассчитан так, что транзистор Т1 начинает насыщаться в открытом виде. Поэтому на нем расходуется небольшая мощность. Транзистор Т1 тоже закрывается.

Выпрямитель, трансформатор и остальные элементы создают блок питания низкой стороны схемы. Такой блок питания работает на 36 В для микросхемы генератора.

Генератор высокой частоты

Сначала делают проверку блока питания отдельно от схемы с низким напряжением. Блок должен создавать ток выше 2-х ампер и напряжение 36 вольт, 5 вольт для генератора с малой мощностью. Далее делают наладку генератора. Для этого отключают силовую часть. От генератора должны идти импульсы размером 5 вольт, частотой 2 килогерца. Для настройки выбирают конденсаторы С2 и С3.

Создатель импульсов при проверке должен выдавать импульсный ток на транзисторе около 2 ампер, иначе транзистор выйдет из строя. Для проверки такого состояния включают шунт, при выключенной силовой схеме. Напряжение импульсов на шунте измеряют осциллографом на работающем генераторе. Основываясь на расчете, вычисляют значение тока.

Далее, проверяют силовую часть. Восстанавливают все цепи по схеме. Конденсатор отключают, вместо нагрузки применяют лампу. При подключении прибора напряжение при нормальной работоспособности прибора должно равняться 120 вольт. На осциллографе видно напряжение нагрузки импульсами с частотой, определенной генератором. Импульсы модулируются синусом напряжения сети. На сопротивлении R6 – импульсами выпрямленного напряжения.

При исправности устройства включают емкость С1, в результате напряжение повышается. При дальнейшем повышении размера емкости С1 доходит до 220 вольт. Во время этого процесса нужно контролировать температуру транзистора Т1. При сильном нагревании на небольшой нагрузке возникает опасность, что он не вошел в режим насыщения или не осуществилось полное закрытие. Тогда нужно сделать настройку создания импульсов. На практике такого нагрева не наблюдается.

В итоге, подключается нагрузка по номиналу, определяется емкость С1 такого значения, чтобы создать для нагрузки напряжение 220 вольт. Емкость С1 выбирают осторожно, с небольших значений, потому что повышение емкости резко повышает ток транзистора Т1. Амплитуду токовых импульсов определяют, если подключить осциллограф к резистору R6 по параллельной схеме. Импульсный ток не поднимется выше допускаемого для определенного транзистора. Если нужно, то ток ограничивают путем повышения значения сопротивления резистора R6. Оптимальным решением будет выбрать наименьший размер емкости конденсатора С1.

При данных радиодеталях прибор рассчитан на потребление 1 киловатта. Чтобы повысить мощность потребления, нужно применить более мощные силовые элементы ключа на транзисторе и выпрямителя.

При выключенных потребителях устройство расходует немалую мощность, учитываемую счетчиком. Поэтому лучше выключать этот прибор при отключенной нагрузки.

Ультразвуковой генератор третий вариант

Это третья версия ультразвукового генератора. Используется пьезоэлектрический твитер. Выходной каскад на транзисторах обеспечивает мощный выходной сигнал. Динамик, являющийся нагрузкой выходного каскада, может выдавать ультразвуковой сигнал мощностью до 400 мВт.

Читать еще:  Регулировка запорного коллектора far с балансировочными вентилями

Схема питается от четырех пальчиковых батареек или от аккумулятора/батарейки напряжением 9 В, потребляемый ток — около 50 мА.

Частота может задаваться резистором R1 в диапазоне между 18000 и 40000 Гц. Можно изменять частоту подбором емкости конденсатора С1. Значения между 470 и 4700 пФ могут быть подобраны экспериментально.

Хотя твитер имеет наибольшую эффективность в диапазоне между 10000 и 20000 Гц, этот преобразователь, как экспериментально подтверждено, может нормально работать и на частотах до 40000 Гц.

В данной схеме нет необходимости отсоединять внутренний трансформатор твитера, как мы делали в предыдущем проекте. Вы можете также использовать специальный ультразвуковой преобразователь с сопротивлением от 4 до 100 Ом.

Принципиальная схема ультразвукового генератора показана на рисунке. Перечень элементов приведен в таблице. Устройство может быть собрано в небольшом пластмассовом корпусе.

Ультразвуковой генератор 3
ОбозначениеОписание
IC1Интегральная схема КМОП 4093
Q1Кремниевый n-p-n транзистор, 2N2222
Q2Кремниевый p-n-p транзистор, 2N2907
X1Пьезоэлектрический твитер, 4-8 Ом
S1Однополюсный выключатель
B1Четыре пальчиковых батарейки (6 В) или аккумулятор (9 В)
R1Потенциометр, 47 кОм
R2Резистор, 10 кОм, 0,25 Вт, 5%
R3Резистор, 2,2 кОм, 0,25 Вт, 5%
С1Керамический конденсатор, 1200 пФ
С2, С3Электролитический конденсатор, 100 мкФ, 12 В

Для регулировки частоты используйте частотомер, подключая его к выводу 4 ИС.

Классификация импульсов

  • По форме импульсы бывают:

Формы импульсов

  • По полярности различают импульсы:

Полярность импульсов

Частотный генератор звука для Android

Если вам требуется проверить динамики на смартфоне или настроить музыкальный инструмент, воспользуйтесь мобильным приложением на Android. Простой софт частотный генератор звука формирует звуковой сигнал со значением частоты от 1 до 22 тысяч ГЦ. Чтобы изменить форму волны, достаточно настроить параметры на анимированной шкале. Также можно регулировать звук, создавать заметки, слушать аудио в фоновом режиме.

Меню мобильного приложения

Скачать программу генератора качающейся звуковой частоты можно из магазина Play Market. ПО распространяется бесплатно, однако для доступа ко всем опциям и удалению рекламных объявлений потребуется приобрести платный контент. Его стоимость: от 1 до 100 долларов.

Преимущества:

  • показывает анимированную аудиоволну;
  • сохраняет параметры в качестве пресета;
  • простая настройка частоты и громкости сигнала;
  • приложение можно скачать бесплатно.
  • отсутствует русский язык;
  • есть платный контент;
  • много рекламы.

См. также

  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
  • Электронные компоненты
  • Цифровые системы
  • Генератор (электроника)
  • Импульсная техника
  • Базовые электронные узлы

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Генератор тактовых импульсов» в других словарях:

генератор тактовых импульсов — генератор синхроимпульсов — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы генератор синхроимпульсов EN clock … Справочник технического переводчика

генератор тактовых импульсов — takto impulsų generatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. clock pulse generator; timing pulse generator vok. Taktimpulsgenerator, m rus. генератор тактовых импульсов, m pranc. générateur d impulsions de rythme, m … Automatikos terminų žodynas

генератор тактовых импульсов — taktų impulsų generatorius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Generatorius, kuriantis stabilaus periodo impulsus, kurie naudojami tam tikrų įtaisų ar grandinių veikai sinchronizuoti. atitikmenys: angl. cycle repeat timer; … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

генератор тактовых импульсов — taktų impulsų generatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. clock pulse generator; timing pulse generator vok. Impulszeitgeber, m; Taktimpulsgeber, m rus. генератор тактовых импульсов, m pranc. générateur d’impulsions de rythme, m;… … Fizikos terminų žodynas

задающий генератор (тактовых импульсов) — Ведущий опорный генератор, формирующий тактовые или синхронизирующие импульсы, используемые для управления другими генераторами, которые называются ведомыми. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь… … Справочник технического переводчика

опорный генератор тактовых импульсов — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN reference clock … Справочник технического переводчика

Генератор сигналов — Генератор сигналов  это устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.).… … Википедия

генератор синхроимпульсов, управляемый напряжением — генератор тактовых импульсов, управляемый напряжением — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… … Справочник технического переводчика

Генератор колебаний электрический — Электронные генераторы большое множество устройств в радиотехнике и электронике (радиоэлектронике). Генератор представляет собой электронный усилитель охваченный цепью положительной обратной связи с фильтром. Содержание 1 Виды генераторов 2… … Википедия

Электронный генератор — Электронные генераторы большое множество устройств в радиотехнике и электронике (радиоэлектронике). Генератор представляет собой электронный усилитель охваченный цепью положительной обратной связи с фильтром. Содержание 1 Виды электронных… … Википедия

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector